Primer registro milimétrico de una fusión de estrella de neutrones

Observaciones con el telescopio ALMA han registrado por primera vez la luz de longitud de onda milimétrica de una explosión de fuego causada por la fusión de una estrella de neutrones con otra estrella.

El equipo liderado por el NRAO (National Radio Astronomy Observatory) también confirmó que este destello de luz es uno de los estallidos de rayos gamma de corta duración más energéticos jamás observados, dejando atrás uno de los resplandores posteriores más luminosos. Los resultados de la investigación se publicarán en una próxima edición de The Astrophysical Journal Letters.

Los estallidos de rayos gamma (GRB) son las explosiones más brillantes y energéticas del universo, capaces de emitir más energía en cuestión de segundos que la que emitirá nuestro sol durante toda su vida. GRB 211106A, como ha sido denominada la protagonista de la nueva investigación, pertenece a una subclase de GRB conocida como estallidos de rayos gamma de corta duración.

Estas explosiones, que los científicos creen que son responsables de la creación de los elementos más pesados del universo, como el platino y el oro, son el resultado de la fusión catastrófica de sistemas estelares binarios que contienen una estrella de neutrones.

“Estas fusiones ocurren debido a la radiación de ondas gravitatorias que elimina la energía de la órbita de las estrellas binarias, lo que hace que las estrellas giren en espiral una hacia la otra”, dijo en un comunicado Tanmoy Laskar, quien pronto comenzará a trabajar como profesor asistente de física y astronomía en la Universidad de Utah.

“La explosión resultante va acompañada de chorros que se mueven a una velocidad cercana a la de la luz. Cuando uno de estos chorros apunta a la Tierra, observamos un pulso corto de radiación de rayos gamma o un GRB de corta duración”.

Un GRB de corta duración suele durar solo unas pocas décimas de segundo. Luego, los científicos buscan un resplandor posterior, una emisión de luz causada por la interacción de los chorros con el gas circundante. Aun así, son difíciles de detectar; solo se han detectado media docena de GRB de corta duración en longitudes de onda de radio, y hasta ahora no se había detectado ninguno en longitudes de onda milimétricas.

Laskar, quien dirigió la investigación mientras era Excellence Fellow en la Universidad de Radboud en los Países Bajos, dijo que la dificultad es la inmensa distancia a los GRB y las capacidades tecnológicas de los telescopios. “Los resplandores posteriores de GRB de corta duración son muy luminosos y energéticos. Pero estas explosiones tienen lugar en galaxias distantes, lo que significa que la luz que emiten puede ser bastante débil para nuestros telescopios en la Tierra. Antes de ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array), los telescopios milimétricos no eran lo suficientemente sensibles para detectar estos resplandores posteriores”.

A aproximadamente 20.000 millones de años luz de la Tierra, GRB 211106A no es una excepción. La luz de este estallido de rayos gamma de corta duración fue tan débil que, si bien las primeras observaciones de rayos X con el Observatorio Neil Gehrels Swift de la NASA vieron la explosión, la galaxia anfitriona era indetectable en esa longitud de onda y los científicos no pudieron determinar exactamente de dónde provenía la explosión.

“La luz residual es esencial para determinar de qué galaxia proviene un estallido y para aprender más sobre el estallido en sí. Inicialmente, cuando solo se había descubierto la contraparte de rayos X, los astrónomos pensaron que este estallido podría provenir de una galaxia cercana”. dijo Laskar, y agregó que una cantidad significativa de polvo en el área también oscureció la detección del objeto en las observaciones ópticas con el Telescopio Espacial Hubble.

Cada longitud de onda agregó una nueva dimensión a la comprensión de los científicos del GRB, y la milimétrica, en particular, fue fundamental para descubrir la verdad sobre el estallido.

“Las observaciones del Hubble revelaron un campo invariable de galaxias. La sensibilidad sin igual de ALMA nos permitió identificar la ubicación del GRB en ese campo con más precisión, y resultó estar en otra galaxia débil, que está más lejos. Eso, a su vez, significa que este estallido de rayos gamma de corta duración es aún más poderoso de lo que pensábamos al principio, lo que lo convierte en uno de los más luminosos y enérgicos registrados”, dijo Laskar.

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