Al estudiar los datos del telescopio espacial de rayos gamma Fermi de la NASA, los investigadores observaron un pico de energía único después de la explosión gamma más luminosa jamás vista, sugiriendo la aniquilación de electrones y positrones.
En octubre de 2022, los astrónomos se sorprendieron por una explosión gamma (GRB) llamada BOAT (brightest-of-all-time). Un equipo de científicos descubrió que el telescopio Fermi había detectado una característica espectral inédita. Maria Edvige Ravasio, de la Universidad Radboud y del Observatorio de Brera, destaca la importancia de este hallazgo, el primero en 50 años de estudio de los GRB.
Las interacciones entre la materia y la luz pueden revelar información valiosa. A energías elevadas, muestran procesos particulares, como la aniquilación de partículas y antipartículas que producen rayos gamma. Om Sharan Salafia, coautor del estudio, estima que la probabilidad de que esta característica sea una fluctuación estadística es muy baja.
Los GRB son las explosiones más potentes del universo, emitiendo grandes cantidades de rayos gamma. Ocurren cuando el núcleo de una estrella masiva colapsa en un agujero negro, generando chorros de partículas que se mueven casi a la velocidad de la luz. El BOAT, identificado como GRB 221009A, es probablemente la explosión más brillante de los últimos 10,000 años.
Cinco minutos después de la detección del BOAT, apareció una línea de emisión, alcanzando un pico de 12 MeV. El equipo cree que resulta de la aniquilación de electrones y positrones. Gor Oganesyan del Gran Sasso Science Institute explica que esta emisión, observada en el chorro, está fuertemente desplazada hacia el azul.
Un chorro de partículas que se mueven casi a la velocidad de la luz emerge de una estrella masiva en esta ilustración. El núcleo de la estrella colapsó en un agujero negro, redirigiendo parte de la materia en chorros opuestos. Vemos una explosión gamma cuando uno de estos chorros apunta hacia la Tierra.
Crédito: NASA's Goddard Space Flight Center Conceptual Image Lab
Si esta interpretación es correcta, las partículas aniquiladas deben haberse movido a aproximadamente el 99.9 % de la velocidad de la luz. Elizabeth Hays, científica del proyecto Fermi, subraya que este descubrimiento es clave para explorar más a fondo este entorno extremo. El telescopio Fermi es fruto de una colaboración internacional, incluyendo contribuciones significativas de Francia, Alemania, Italia, Japón, Suecia y Estados Unidos.
Aniquilación materia/antimateria
La aniquilación materia/antimateria es un fenómeno físico en el que una partícula de materia se encuentra con su antipartícula correspondiente. En este encuentro, ambas partículas se destruyen mutuamente, o se aniquilan, liberando una gran cantidad de energía en forma de rayos gamma.
Por ejemplo, cuando un electrón se encuentra con un positrón (su antipartícula), se aniquilan para producir dos fotones gamma. Este proceso es particularmente importante en astrofísica y en física de partículas, ya que permite comprender mejor las interacciones fundamentales en el universo, las propiedades de las partículas y los fenómenos energéticos extremos como los estallidos gamma.