Las salidas de materia en forma de chorros se observan en sistemas astronómicos a velocidades rápidas, medias y lentas. Los chorros más rápidos son altamente relativistas, es decir, viajan muy cerca de la velocidad de la luz. El origen, así como muchas propiedades de los chorros, es incierto. Uno de los enigmas, que las velocidades de los chorros parecen tener una distribución bimodal, algunas muy rápidas y otras lentas, con una brecha en las velocidades intermedias, ha desafiado durante mucho tiempo a los expertos. Los investigadores de la Universidad Bar-Ilan reexaminaron los datos y ahora aparentemente han resuelto el rompecabezas.
En muchos sistemas galácticos y extragalácticos diferentes, la emisión de materia se observa comúnmente en forma de chorros. La velocidad a la que se produce este espectáculo varía mucho. Junto con los chorros relativamente lentos asociados con estrellas de neutrones o sistemas estelares binarios, se ven chorros relativistas muy rápidos a velocidades muy cercanas a la velocidad de la luz. Los chorros más rápidos conocidos están asociados con un fenómeno conocido como «estallidos de rayos gamma». Este fenómeno se caracteriza por un destello inicial de rayos gamma, que dura unos segundos en los que se ve una fuerte emisión de radiación gamma. Luego es seguido por un «resplandor» que dura un tiempo mucho más largo de horas, días e incluso meses. Durante esta época, la emisión se desvanece posteriormente y se observa como longitudes de onda más bajas, rayos X, ultravioleta, óptica, infrarrojo y frecuencias de radio en tiempos muy tardíos.
Más allá de la cuestión de por qué los chorros de estos objetos son tan rápidos, hay un misterio aparentemente no relacionado en cuanto a lo que sucede durante el período intermedio de cientos a miles de segundos, en el que la emisión se desvanece o permanece constante. En algunos casos, después de unas pocas decenas de segundos, la emisión de rayos X decae considerablemente, como se esperaría de un estallido relativista que colisiona con la materia y la radiación que existen en el espacio entre los sistemas estelares de una galaxia. Sin embargo, en aproximadamente el 60% de los casos observados, la emisión visible no se desvanece, sino que permanece constante. Esta observación ha sido durante mucho tiempo una fuente de confusión para los investigadores, y no se ha encontrado una explicación convincente para ello desde que se descubrió este fenómeno hace aproximadamente 18 años.
Investigadores del Departamento de Física de la Universidad Bar-Ilan han demostrado que esta emisión visible y perpetua es una consecuencia natural de la velocidad del chorro, que es significativamente más baja de lo que comúnmente se suponía, y llena la brecha entre las velocidades medidas desde diferentes fuentes. En otras palabras, una menor velocidad inicial del chorro puede explicar la falta de descomposición y una emisión más visible y perpetua. Los investigadores demostraron que los resultados previos, de los que se dedujeron altas velocidades en estos objetos, no son válidos en estos casos. Al hacerlo, cambiaron un paradigma y demostraron que los chorros se forman en la naturaleza a todas las velocidades. El estudio fue publicado en la revista Nature Communications y elegido por el editor de la revista como uno de los 50 artículos más importantes publicados recientemente.
Una de las principales preguntas abiertas en el estudio de los estallidos de rayos gamma es por qué en un porcentaje significativo de casos, los rayos X, que son visibles hasta por varios días, no se desvanecen durante mucho tiempo. Para responder a esta pregunta, los investigadores comenzaron un cuidadoso mapeo de los datos, que son numerosos pero dispersos y «ruidosos». Después de una investigación exhaustiva de la literatura, crearon una muestra de datos de alta calidad. Después de un examen de las explicaciones para el fenómeno en la literatura existente, encontraron que todos los modelos existentes, sin excepción, hacen suposiciones adicionales que no están respaldadas por los datos. Lo que es más significativo es que ninguno de los modelos ofreció una explicación convincente para los datos limpios. Por lo tanto, los investigadores volvieron al modelo básico y trataron de entender cuál de las suposiciones básicas no es válida. Descubrieron que cambiar solo una suposición, sobre la velocidad inicial de los aviones, era suficiente para explicar los datos. Los investigadores continuaron y examinaron los datos que llevaron a otros astrofísicos a concluir que los chorros deben ser altamente relativistas (es decir, viajar muy cerca de la velocidad de la luz = extremadamente rápido), y descubrieron, para su sorpresa y deleite, que ninguno de los argumentos existentes era válido en los casos que estudiaron. A partir de ahí, rápidamente concluyeron que lo más probable es que estuvieran en la dirección correcta.
El profesor Asaf Pe’er, quien dirigió la parte teórica de esta investigación, se describe a sí mismo como un teórico que disfruta trabajando con datos. «Los sistemas astrofísicos en general se caracterizan por una gran complejidad, y a menudo los modelos teóricos, inherentemente más simplistas, pueden pasar por alto puntos clave», explica. «En muchos casos, un examen cuidadoso de los datos, como lo hicimos aquí, muestra que las ideas existentes simplemente no funcionan. Esto es lo que nos llevó a proponer nuevas ideas. A veces la idea más simple y menos compleja es suficiente».
