Las explosiones de rayos gamma (GRBs) son los fenómenos más energéticos del universo, detectables incluso si se producen en galaxias a miles de millones de años luz. Se clasifican como cortos o largos en función de si duran más de dos segundos, y su duración se asocia a su origen: los estallidos largos se producen con la muerte de estrellas muy masivas, mientras que los cortos se relacionan con la fusión de dos objetos compactos, como estrellas de neutrones, agujeros negros o ambos. Ahora, la detección de un GRB de casi un minuto producido por la colisión de objetos compactos complica el escenario, ya que muestra que la clasificación de estos estallidos según su duración no responde del todo a la realidad y abre nuevos escenarios en la muerte de las estrellas.

“Al estudiar el estallido, denominado GRB211211A, observamos indicios claros que apuntaban a una kilonova, producida en la fusión de dos estrellas de neutrones, y no a una supernova, la explosión con la que terminan su vida las estrellas muy masivas –señala José Feliciano Agüí Fernández, investigador del Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC) que participa en el estudio, publicado en Nature–. De hecho, la luminosidad, duración y color de la kilonova son similares a otro evento muy conocido que se produjo en 2017, una fusión de estrellas de neutrones que constituyó la primera observación de un evento cósmico en luz y en ondas gravitatorias”.

Las estrellas de neutrones son objetos muy compactos y de rápida rotación que surgen cuando una estrella muy masiva expulsa su envoltura en una explosión de supernova. Sabemos que la fusión de estrellas de neutrones producirá un estallido corto de rayos gamma (GRB), ondas gravitatorias y una kilonova, un fenómeno similar a las supernovas pero cuya energía procede en parte del decaimiento de especies radiactivas y que produce grandes cantidades de elementos pesados –de hecho, se cree que la mayor parte del oro y el platino en la Tierra se formaron como resultado de antiguas kilonovas–.

La firma característica de las kilonovas es su brillo en el infrarrojo cercano, muy superior a su brillo en luz visible. Esta diferencia se debe a que los elementos pesados expulsados ​​por la kilonova bloquean la luz visible pero no la infrarroja, que presenta una longitud de onda mayor. “Sin embargo, observar en el infrarrojo cercano es un desafío técnico y pocos telescopios en tierra lo consiguen. Este hallazgo ha sido posible gracias los telescopios gemelos Gemini, que nos mostraron que estábamos ante una fusión de estrellas de neutrones”, señala Jillian Rastinejad, investigadora de la Universidad de Nothwestern (EEUU) que encabeza el trabajo.

Las conclusiones del equipo científico, que empleó también datos de otros telescopios, entre ellos el Telescopio Espacial Hubble, el Gran Telescopio Canarias (La Palma) o el telescopio de 2.2 metros del Observatorio de Calar Alto (Almería), coinciden con las obtenidas por otro grupo que, tras estudiar el estallido con distinto enfoque y observaciones, también concluyó que el estallido se produjo por una kilonova. "Pudimos observar este evento solo porque estaba muy cerca de nosotros –apunta Alberto Castro-Tirado, investigador del IAA-CSIC y coautor de este segundo trabajo, que también incluye datos obtenidos por el telescopio de 2.2 metros de Calar Alto–. Solo después de descartar otras posibilidades nos dimos cuenta de que nuestro paradigma de una década tenía que ser revisado".

Además de contribuir a nuestra comprensión de las kilonovas y los GRBs, este descubrimiento proporciona una nueva forma de estudiar la formación de los elementos pesados en el universo. Hasta hace poco existían discrepancias sobre lo que se conoce como proceso-r (o proceso rápido), que tiene lugar en eventos estelares explosivos y es responsable de la producción de la mitad de los elementos más pesados que el hierro, entre ellos el uranio y el oro. Aunque en un principio se pensaba que eran las supernovas la fuente de estos elementos, los últimos estudios favorecen las fusiones de estrellas de neutrones como principales productoras de los elementos más pesados.