Un estudio del cielo con el VLA revela el primer brote de rayos gamma "huérfanos"

Astrónomos comparando datos de un estudio principal en curso del cielo utilizando el Radiotelescopio Karl G. Jansky Very Large Array (VLA) de la National Science Foundation con datos de estudios anteriores, probablemente hayan hecho el primer descubrimiento del resplandor de una poderosa ráfaga de rayos gamma que no produjo gamma Rayos detectables en la tierra. El descubrimiento sin precedentes de este brote de rayos gamma "huérfanos" (GRB) ofrece claves para comprender las consecuencias de estos eventos altamente energéticos. 

“Los GRB emiten sus rayos gamma en haces estrechamente enfocados. En este caso, creemos que los haces estaban alejados de la Tierra, por lo que los telescopios de rayos gamma no vieron este evento. Lo que encontramos es la emisión de radio de las consecuencias de la explosión, actuando a lo largo del tiempo como esperamos para un GRB ", dijo Casey Law, de la Universidad de California en Berkeley. 

Concepción artística de un brote de rayos gamma. El chorro de material de movimiento rápido se propulsa hacia afuera a través de la cubierta esférica del material expulsado de la explosión inicial de una estrella masiva y su colapso en un agujero negro. Crédito: Bill Saxton, NRAO / AUI / NSF

Mientras buscaban en los datos de la primera época de observación de VLA Sky Survey (VLASS) a finales de 2017, los astrónomos notaron que un objeto que apareció en imágenes de una topografía del VLA anterior en 1994 no apareció en las imágenes de VLASS. Luego buscaron datos adicionales del VLA y otros radiotelescopios. Descubrieron que las observaciones de la ubicación del objeto en el cielo que se remonta a 1975 no lo habían detectado hasta que apareció por primera vez en una imagen VLA de 1993. 

El objeto apareció luego en varias imágenes realizadas con el VLA y el telescopio Westerbork en los Países Bajos desde 1993 hasta 2015. El objeto, denominado FIRST J1419 + 3940, se encuentra en las afueras de una galaxia, a más de 280 millones de años luz de la Tierra. 

"Esta es una pequeña galaxia con formación estelar activa, similar a otras en las que hemos visto el tipo de GRB que se producen cuando explota una estrella muy masiva", dijo Law. 

Las series de imágenes de radio de FIRST J1419 + 3940 de 1993 a 2017 muestran su lento desvanecimiento. Crédito: Law et al., Bill Saxton, NRAO / AUI / NSF

La fuerza de la emisión de radio de J1419 + 3940 y el hecho de que evolucionó lentamente con el tiempo respaldan la idea de que es el resplandor de tal GRB, dijeron los científicos. Sugirieron que la explosión y el estallido de los rayos gamma deberían haberse visto en algún momento de 1992 o 1993. 

Sin embargo, después de buscar en las bases de datos de los observatorios de rayos gamma, "no pudimos encontrar un candidato convincente para un GRB detectado en esta galaxia", dijo Law. 

Si bien hay otras posibles explicaciones para el comportamiento del objeto, los científicos dijeron que un GRB es lo más probable. 

“Esto es emocionante, y no solo porque probablemente sea el primer GRB 'huérfano' que ser descubierto. También es el GRB bien localizado más antiguo, y el largo período de tiempo durante el cual se ha observado significa que puede brindarnos información nueva y valiosa sobre el brillo posterior de GRB", dijo Law. 

"Hasta ahora, nunca hemos visto cómo se comportan los resplandores posteriores de los GRB en tiempos tan tardíos", señaló Brian Metzger, de la Universidad de Columbia, coautor del estudio. "Si una estrella de neutrones es responsable de alimentar el GRB y aún está activa, esto podría darnos una oportunidad sin precedentes para ver esta actividad a medida que la expansión de las eyecciones de la explosión de la supernova finalmente se vuelve transparente". 

La animación de las imágenes de 1993 a 2017 muestra la emisión de radio de una supuesta ráfaga de rayos gamma "huérfana" que se desvanece con el tiempo. Crédito: Law et al., Bill Saxton, NRAO / AUI / NSF

"Estoy encantado de ver este descubrimiento, que espero sea el primero de muchos de la inversión única que el Observatorio Nacional de Radioastronomía (NRAO) y la Fundación Nacional de Ciencia están realizando en VLASS", dijo el Director de NRAO, Tony Beasley. 

VLASS es el proyecto de observación más grande en la historia del VLA. Iniciado en 2017, el rastreo usará 5.500 horas de tiempo de observación durante siete años. La topografía hará visibles tres exploraciones completas del cielo desde el VLA, aproximadamente el 80 por ciento del cielo. Las imágenes iniciales de la primera ronda de observaciones ahora están disponibles para los astrónomos. 

VLASS sigue dos estudios anteriores del cielo realizados con el VLA. El estudio NRAO VLA Sky Survey (NVSS), como VLASS, fue un estudio de todo el cielo realizado desde 1993 hasta 1996, y el estudio FIRST (Faint Images of the Radio Sky at Twenty centimeters) estudió una parte más pequeña del cielo con más detalle desde 1993 a 2002. Los astrónomos descubrieron FIRST J1419 + 3940 al comparar una imagen de 1994 de la topografía FIRST con los datos de VLASS 2017. 

Desde el 2001 hasta el 2012, el VLA se sometió a una actualización importante, lo que incrementó su sensibilidad o capacidad para obtener imágenes de objetos débiles. La actualización hizo posible una nueva topografía mejorada que ofrece una rica recompensa científica. Las topografías anteriores se han citado más de 4.500 veces en artículos científicos, y los científicos esperan que VLASS sea un recurso valioso para la investigación en los próximos años. 

Law y sus colegas están publicando sus hallazgos en Astrophysical Journal Letters. 

Fuente: NRAO,