El mayor brote de rayos gamma (GRB 080916C) acerca la gravedad cuántica al mundo de Planck

Todos los experimentos indican que la velocidad de la luz es constante. La mayoría de estos experimentos son a baja energía. ¿Podría la velocidad de la luz cambiar su valor a alta energía? Algunas teorías de gravedad cuántica en las que el espacio-tiempo es una especie de espuma que fluctúa continuamente así lo sugieren. John Ellis (entrevistado por Punset en su despacho en el CERN en un programa de Redes) y sus colaboradores mostraron cómo utilizar las propiedades de los grandes brotes de rayos gamma (gamma-ray bursters o GRBs) para responder a esta cuestión. Permiten restringuir el valor de la escala de masas M a la que los efectos cuántico-gravitatorios conducen a una variación de la velocidad de la luz de tipo lineal $c(E)\approx c_0(1-E/M_{QG,1})$ o cuadrática $c(E)\approx c_0(1-E^2/M_{QG,2}^2)$ . Nos lo contaron en «Robust Limits on Lorentz Violation from Gamma-Ray Bursts,» ArXiv preprint 6 Oct 2005 . Para obtener buenas estimaciones se requieren GRBs muy energéticos. El más energético hasta el momento ha sido observado por la sonda espacial Fermi y aparece en el siguiente vídeo (sólo 7 espectaculares segundos).

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Se presenta en el artículo «Fermi Observations of High-Energy Gamma-Ray Emission from GRB 080916C,» Science 19 February 2009 . El vídeo muestra una porción de 60º de cielo alrededor de la posición reconstruida del brote de rayos gamma GRB080916C a cámara rápida: empieza 200 segundos antes del brote y acaba a los 400 segundos tras su fin. Cada fotograma está separado 5 segundos en tiempo real. Los puntos azul oscuro son eventos con energía menor de 100 MeV, los puntos verdes son los eventos entre 100 MeV y 1 GeV, y los puntos rojos tienen energías superiores a 1GeV.

El observatorio astronómico Fermi encontró en septiembre de 2008 la fuente más potente de rayos gamma GRB 080916C, gracias a su Telescopio de Gran Área (Large Area Telescope o LAT) y su sistema de monitoreo de grandes brotes de rayos gamma (Gamma-Ray Burst Monitor o GRBM). Se estima que el fotón más energético de dicha fuente tiene una energía $E=13.22^{+0.70}_{-1.54} \mbox{ GeV}$ y un corrimiento de $z= 4.35 \pm 0.15$ .

El mejor límite inferior anterior para la masa M basada en otros GRBs era, como corrección lineal a c(E), $M_{QG,1} > 1.4\times 10^{16}\mbox{ GeV}/c^2$ , y como corrección cuadrática era de $M_{QG,2} > 9.0\times 10^{6}\mbox{ GeV}/c^2$ . Mediante otro tipo de procedimientos, las mejores estimaciones de estos límites inferiores eran $M_{QG,1} > 7.2\times 10^{17}\mbox{ GeV}/c^2$ (colaboración HESS) y $M_{QG,2} > 2.6\times 10^{10}\mbox{ GeV}/c^2$ (colaboración MAGIC). La nueva fuente GRB 080916C permite mejorar estos límites hasta alcanzar los siguientes:

dibujo20090220lowerlimitsquantumgravitymassfromgrbinsciencepaper

Un gran resultado experimental sin lugar a dudas ya que estos valores están muy cerca del límite esperado, la masa de Planck (el «reino de la gravedad cuántica»):