Líneas de decaimiento relativistas del 56Ni en GRB 221009A

Un destello cósmico que batió récords

En octubre de 2022, telescopios de todo el planeta presenciaron la ráfaga de rayos gamma más brillante registrada, un destello de luz de alta energía procedente de una estrella moribunda y distante denominado GRB 221009A. Este evento fue tan intenso que llegó a saturar brevemente varios observatorios espaciales. El nuevo estudio explica cómo un patrón débil pero revelador, oculto en ese resplandor, muestra por primera vez las cenizas radiactivas de la estrella siendo expulsadas a velocidades cercanas a la de la luz, ligando directamente la ráfaga con una potente explosión estelar.

De estrella monstruosa a faro cósmico

Se piensa que las ráfagas largas de rayos gamma marcan la muerte de estrellas muy masivas cuyos núcleos colapsan en agujeros negros o estrellas de neutrones. En muchos casos, ese colapso también impulsa una supernova de tipo Ic con líneas anchas, una explosión brillante que carece de hidrógeno y helio y muestra escombros que se mueven a gran velocidad. Las teorías predicen que tales estallidos sintetizan grandes cantidades del elemento radiactivo níquel-56, cuyo decaimiento ilumina más tarde la supernova en luz visible e infrarroja. Para GRB 221009A, el telescopio espacial James Webb ya ha revelado una supernova con una cantidad típica de níquel-56 en sus escombros más lentos, confirmando este panorama general.

Líneas ocultas en la ráfaga más brillante

Durante los primeros pocos cientos de segundos tras la ráfaga, los detectores a bordo de las misiones espaciales Fermi y GECAM registraron una protuberancia estrecha en el espectro de rayos gamma a energías de decenas de millones de electronvoltios. Esta característica se desplazó de forma continua en energía, desde unos 37 millones hasta 6 millones de electronvoltios, mientras su brillo se desvanecía de manera suave. Los autores muestran que una línea que deriva así encaja de forma natural si procede de una conocida línea gamma de decaimiento del níquel-56 a 158 mil electronvoltios que ha sido potenciada por la extrema velocidad del material en el chorro. A medida que el chorro se desacelera y cambia su geometría, el impulso Doppler disminuye, por lo que la energía observada de la línea desciende con el tiempo.

El níquel radiactivo viajando en el chorro

En el escenario explorado aquí, el níquel-56 se sintetiza en el disco caliente y denso de materia que gira hacia el agujero negro recién formado y luego se mezcla en el chorro que perfora la estrella moribunda. Racimos de níquel avanzan hacia afuera a velocidades relativistas y decaen, emitiendo fotones gamma. El equipo modela cuánto níquel se necesita, cómo se desacelera el chorro y cómo cambia el confinamiento (beaming) de la luz hacia la Tierra. Hallan que el brillo observado de la línea y su evolución temporal pueden reproducirse con un ángulo de apertura del chorro, una masa total del chorro y una energía plausibles y consistentes con otros estudios de esta ráfaga excepcional. El análisis también evalúa si los núcleos serían destruidos por colisiones o por radiación intensa y concluye que el níquel puede sobrevivir el tiempo suficiente para emitir los rayos gamma observados.

Una segunda pista y su posible significado

Aparte de la línea principal, los investigadores encuentran un exceso más débil de emisión cerca de 24 millones de electronvoltios durante un breve intervalo de diez segundos. Su energía se aproxima a lo que se esperaría de otra línea de decaimiento del níquel-56 a 270 mil electronvoltios, nuevamente potenciada por el movimiento del chorro vía efecto Doppler. Pruebas estadísticas muestran que incluir esta segunda línea mejora el ajuste a los datos y es aproximadamente diez veces más probable que un modelo de una sola línea, aunque la evidencia sigue siendo moderada. El estudio también explica por qué no se detectan otras líneas de decaimiento de mayor energía: quedarían fuertemente absorbidas por interacciones con el intenso campo de rayos X y gamma de la propia ráfaga o caerían fuera del rango energético donde los instrumentos son más sensibles.

Por qué importan estas pistas

Al vincular una huella radiactiva específica con el destello prompt de una ráfaga de rayos gamma, el trabajo aporta evidencia espectroscópica directa de que la misma explosión tanto lanza un chorro ultrarrápido como sintetiza elementos pesados. El níquel-56 observado en el chorro es distinto, aunque complementario, al níquel que alimenta el resplandor posterior de la supernova; juntos trazan cómo se distribuye la materia desde el motor compacto central hasta los escombros en expansión. Aunque algunos detalles, como la cantidad de níquel en el chorro y la estructura exacta de este, siguen siendo inciertos y dependerán de futuros datos de alta calidad, el estudio abre una nueva vía para sondear cómo las muertes estelares extremas moldean la composición química y la actividad de alta energía del universo.

Cita: Moradi, R., Yorgancioglu, E.S., Xiong, SL. et al. Relativistic ⁵⁶Ni decay lines in GRB 221009A. Commun Phys 9, 172 (2026). https://doi.org/10.1038/s42005-026-02593-9

Palabras clave: estallido de rayos gamma, supernova, níquel 56, chorro relativista, astronomía de alta energía