Astrónomos encuentran un resplandor dorado de una colisión estelar distante

kilonova de 2016 GRB160821B. Crédito: NASA / ESA / E. Troja.

El 17 de agosto de 2017, los científicos hicieron historia con la primera observación directa de una fusión entre dos estrellas de neutrones. Fue el primer evento cósmico detectado tanto en ondas gravitacionales como en todo el espectro de luz, desde los rayos gamma hasta las emisiones de radio. 

El impacto también creó una kilonova, una explosión turboalimentada que forjó instantáneamente el equivalente a cientos de planetas en oro y platino. Las observaciones proporcionaron la primera evidencia convincente de que las kilonovas producen grandes cantidades de metales pesados, un hallazgo largamente predicho por la teoría. Los astrónomos sospechan que todo el oro y el platino en la Tierra se formaron como resultado de las antiguas kilonovas creadas durante las colisiones de estrellas de neutrones. 

Según los datos del evento de 2017, detectado por primera vez por el Observatorio de ondas gravitacionales del interferómetro láser (LIGO), los astrónomos comenzaron a ajustar sus suposiciones sobre cómo debería aparecer una kilonova ante los observadores terrestres. Un equipo dirigido por Eleonora Troja, científica investigadora asociada del Departamento de Astronomía de la Universidad de Maryland, reexaminó los datos de un estallido de rayos gamma detectado en agosto de 2016 y encontró nuevas pruebas de una kilonova que pasó desapercibida durante las observaciones iniciales. 

El Observatorio Neil Gehrels Swift de la NASA comenzó a rastrear el evento de 2016, llamado GRB160821B, minutos después de que se detectó. La captura temprana permitió al equipo de investigación reunir nuevas ideas que faltaban en las observaciones de kilonova del evento LIGO, que no comenzó hasta casi 12 horas después de la colisión inicial. Troja y sus colegas informaron estos nuevos hallazgos en la revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society el 27 de agosto de 2019. 

"El evento de 2016 fue muy emocionante al principio. Fue cercano y visible con todos los telescopios principales, incluido el telescopio espacial Hubble de la NASA. Pero no coincidió con nuestras predicciones: esperábamos ver que la emisión infrarroja se volviera más y más brillante durante varias semanas", dijo Troja, quien también está vinculada al Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA. "Diez días después del evento, apenas quedaba señal. Todos estábamos tan decepcionados. Luego, un año después, ocurrió el evento LIGO. Observamos nuestros datos antiguos con nuevos ojos y nos dimos cuenta de que habíamos atrapado una kilonova en 2016. fue una combinación casi perfecta. Los datos infrarrojos para ambos eventos tienen luminosidades similares y exactamente la misma escala de tiempo". 

En esta serie animada de imágenes capturadas por el telescopio espacial Hubble de la NASA, una kilonova (flecha roja) recientemente confirmada, una explosión cósmica que crea grandes cantidades de oro y platino, se desvanece rápidamente de la vista a medida que el resplandor de la explosión disminuye en un período de 10 días. La kilonova se identificó originalmente como un estallido de rayos gamma estándar, pero un equipo de astrónomos dirigido por la UMD recientemente revisó los datos y encontró evidencia de una kilonova. Crédito de la imagen: NASA / ESA / E. Troja.

Las similitudes entre los dos eventos sugieren que la kilonova de 2016 también resultó de la fusión de dos estrellas de neutrones. Las kilonovas también pueden ser el resultado de la fusión de un agujero negro y una estrella de neutrones, pero se desconoce si tal evento produciría una firma diferente en las observaciones de rayos X, infrarrojos, radio y luz óptica. 

Según Troja, la información recopilada del evento de 2016 no contiene tantos detalles como las observaciones del evento LIGO. Pero la cobertura de esas primeras horas, que faltaba en el registro del evento LIGO, reveló nuevas ideas importantes sobre las primeras etapas de una kilonova. Por ejemplo, el equipo observó por primera vez el nuevo objeto que quedó después de la colisión, que no era visible en los datos del evento LIGO. 

"El remanente podría ser una estrella de neutrones hipermasiva altamente magnetizada conocida como magnetar, que sobrevivió a la colisión y luego se derrumbó en un agujero negro", dijo Geoffrey Ryan, becario postdoctoral del Premio Conjunto del Instituto de Ciencia Espacial (JSI) en el Departamento de UMD de Astronomía y coautor del trabajo de investigación. "Esto es interesante, porque la teoría sugiere que un magnetar debería ralentizar o incluso detener la producción de metales pesados, que es la fuente principal de la firma de luz infrarroja de una kilonova. Nuestro análisis sugiere que los metales pesados ​​son de alguna manera capaces de escapar de la influencia de enfriamiento del objeto remanente". 

Troja y sus colegas planean aplicar las lecciones que aprendieron para reevaluar eventos pasados, al tiempo que mejoran su enfoque para futuras observaciones. Se han identificado varios eventos candidatos con observaciones de luz óptica, pero Troja está más interesada en eventos con una fuerte firma de luz infrarroja: el indicador revelador de la producción de metales pesados. 

"La señal infrarroja muy brillante de este evento posiblemente la convierte en la kilonova más clara que hemos observado en el universo distante", dijo Troja. "Estoy muy interesada en cómo cambian las propiedades de la kilonova con diferentes progenitores y restos finales. A medida que observamos más de estos eventos, podemos aprender que hay muchos tipos diferentes de kilonovas, todos en la misma familia, como es el caso con los muchos tipos diferentes de supernovas. Es muy emocionante dar forma a nuestro conocimiento en tiempo real ". 

Fuente: Universidad de Mayland,