Cuando una estrella masiva colapsa en un agujero negro, envía una brillante señal de SOS en forma de ráfagas de rayos gamma ultrabrillantes. Ahora, los científicos han encontrado algo muy peculiar sobre esas señales misteriosas: parecen invertir el tiempo.
Un nuevo estudio, publicado el 13 de agosto en The Astrophysical Journal, descubrió que estas explosiones de rayos gamma se invierten en el tiempo, lo que significa que la onda de luz brillante se escupió en una dirección y luego se envió de nuevo en el orden opuesto.
Los investigadores dijeron que no tienen idea de qué está causando estas señales de rayos gamma invertidas en el tiempo, pero agregaron que la física alrededor de los agujeros negros es tan extraña que no se puede descartar nada.
Los estallidos de rayos gamma son algunas de las explosiones de mayor energía jamás detectadas, que brillan más de un billón de veces la salida del sol de la Tierra, según la NASA .
"Las explosiones de rayos gamma son las fuentes más luminosas conocidas en la naturaleza. Producen más energía que cualquier otra cosa que emite luz" , dijo el autor principal del estudio, Jon Hakkila, astrofísico y decano asociado de la Escuela de Graduados del Colegio de Charleston en el sur. Carolina.
Cuando dos estrellas de neutrones colisionan, emiten ráfagas cortas de rayos gamma cuando forman un agujero negro. Las supernovas, o explosiones estelares, producen ráfagas de rayos gamma más largas a medida que las estrellas moribundas colapsan en agujeros negros. Para ambos tipos de estallidos de rayos gamma, "la mayor parte de su energía viene en forma de pulsos" o blips, dijo Hakkila.
Cuando Hakkila sacó el pulso principal y más brillante de los datos para ver mejor el resto de la señal de luz, descubrió que "el blip en realidad tenía algunos pequeños desfases", dijo. Según los investigadores, cada pulso tenía tres picos distintos en los que la luz aumentaba y luego disminuía su intensidad varias veces con cada pulso.
Cuando los científicos observaron los datos, descubrieron que la estructura de estos picos parecía reflejarse en un espejo: las partes de pulsos anteriores que salían primero salían las últimas en pulsos subsecuentes.
Mientras observaba seis de las ráfagas de rayos gamma más brillantes detectadas por el Observatorio de Rayos Gamma Compton de la NASA como parte del Experimento de Explosión y Origen Transitorio en la década de 1990, el equipo descubrió que las ráfagas contenían firmas de luz invertidas en el tiempo. En otras palabras, "todos tienen esta firma de brillo que fluctúa y luego gira y retrocede en el tiempo", dijo Hakkila. Esto es cierto tanto para los estallidos de rayos gamma de corta vida como de larga duración, dijo Hakkila.
Para realmente ver esto, los investigadores tomaron la señal completa, la estiraron y la doblaron por el medio como un pedazo de papel. Ese proceso de "plegado" alineó el aumento de la señal con la caída de la señal. Los dos extremos se alinearon muy bien.
"Una explosión de rayos gamma representa la formación de un agujero negro , y hay todo tipo de cosas muy extrañas que ocurren con el espacio y el tiempo y la relación entre el espacio y el tiempo en las cercanías de un agujero negro", dijo Hakkila. Aunque el estallido probablemente no sea "invertir el tiempo" con algún mecanismo de radiación como lo haría en una película de ciencia ficción, "no voy a excluir ningún tipo de cosa extraña", dijo.
Sin embargo, una explicación más probable puede venir de mirar cómo una onda expansiva se mueve a través de la materia, dijo Hakkila. Cuando una estrella explota, una gran onda expansiva puede moverse hacia afuera a través del material y encenderlo a medida que avanza. Primero, enciende el grupo A, luego el grupo B, luego el grupo C. Para causar la señal de tiempo invertido, la onda tendría que retroceder de alguna manera a través de esos grupos en orden inverso, dijo Hakkila.
"Solo puedo pensar en dos formas de hacerlo", agregó. O bien la onda debe golpear un tipo de superficie reflectante, similar a un espejo, que refleja la onda expansiva hacia atrás, o los grupos deben distribuirse de una manera extraña que no tiene sentido con la física ordinaria. Comprender este proceso podría arrojar luz sobre cómo mueren las estrellas, agregó Hakkila.
Sin embargo, no todos están convencidos de que la inversión del tiempo sea la mejor explicación para las señales de ráfagas de rayos gamma.
"Aprecio los grandes esfuerzos de los autores. Sin embargo, el andamio sobre el que se basa la investigación puede ser defectuoso", dijo Bing Zhang, profesor de astrofísica de alta energía en la Universidad de Nevada, Las Vegas, que no era parte de el estudio.
El hallazgo de estructuras invertidas en el tiempo se basa en la suposición de que cada ráfaga de rayos gamma está "compuesta de varios pulsos bien definidos", cada uno con una forma descrita por una ecuación matemática.
Pero la forma y naturaleza de esos pulsos puede ser más complicada que la forma matemática simple, por lo que el residual del triple pico de pulso puede no ser físicamente real, agregó. "Tal vez la hipótesis del espejo ... sea válida después de todo, pero en este momento, el apoyo a esta hipótesis es bastante indirecto", dijo Zhang a Live Science.
Como siempre, la imagen se vuelve más extraña cuanto más nos acercamos a un agujero negro.