Astrónomos detectan una kilonova asociada con un estallido de rayos gamma cercano


Un equipo internacional de astrónomos ha detectado una nueva kilonova asociada con un estallido de rayos gamma (GRB) cercano conocido como GRB 211211A. El hallazgo, informado en un artículo publicado el 22 de abril en arXiv.org, podría mejorar nuestra comprensión sobre el origen y la naturaleza de los aún misteriosos GRB.

Imagen suavizada Gemini/NIRI Kband de GRB 211211A 4,1 días después de la explosión. Los astrónomos detectaron una fuente puntual de magnitud K ≈ 22,4 en la posición del resplandor óptico de GRB 211211A. Crédito: Ratinejad et al, 2022

Las kilonovas (también conocidas como supernovas de proceso r) son eventos transitorios que ocurren cuando dos objetos compactos, como las estrellas de neutrones, se fusionan. Se supone que emiten breves estallidos de rayos gamma y una fuerte radiación electromagnética debido a la desintegración radiactiva de los núcleos pesados ​​del proceso r. Hasta la fecha, las kilonovas son la única fuente observada de nucleosíntesis del proceso r en el universo y pueden ser responsables de crear la mayoría de los elementos más pesados ​​que el hierro.

GRB 211211A fue identificado el 21 de diciembre de 2021 por el Burst Alert Telescope (BAT) a bordo de la nave espacial Swift de la NASA, a una distancia de aproximadamente 1.140 millones de años luz. Duró aproximadamente 51,37 segundos y su dureza espectral resultó estar cerca de la media de la población de RGB largo. La curva de luz de este estallido consta de varios pulsos superpuestos que muestran poca evolución espectral.

Un grupo de investigadores dirigido por Jillian Ratinejad de la Universidad Northwestern en Evanston, Illinois, llevó a cabo una campaña de observación de seguimiento de longitud de onda múltiple de GRB 211211A para arrojar más luz sobre su naturaleza. Para ello emplearon instrumentos como el Telescopio Óptico Nórdico (NOT), el Observatorio de Calar Alto o el Very Large Array (VLA) de Karl Jansky.

Las imágenes ópticas de este GRB han revelado una fuente no catalogada que se desvanece rápidamente durante los primeros tres días posteriores a la explosión. Otras observaciones en banda K con el telescopio Gemini-North detectaron una fuente con una luminosidad de banda K de 22,4 mag, indicativa de un fuerte exceso de infrarrojo en comparación con la curva de luz de resplandor óptico. Posteriormente, las imágenes de NOT realizadas 17 días después del estallido identificaron una supernova asociada (SN).

Los resultados sugieren que este SN es de hecho una kilonova. Los investigadores encontraron que la supuesta fusión expulsó alrededor de 0,04 masas solares de material rico en procesos r. Esto es consistente con la fusión de dos estrellas de neutrones con masas cercanas a 1,4 masas solares.

«Si asumimos que el binario progenitor consta de dos estrellas de neutrones y usamos predicciones de simulaciones de fusión para restringir las masas y velocidades relativas de los componentes, obtenemos un buen ajuste con un binario de 1,4 + 1,3 masas solares que produce ≈ 0,02 masas solares de eyección, aunque igualar la luminosidad en el primer día puede requerir un calentamiento adicional por parte del chorro GRB durante la escala de tiempo de un minuto del estallido», explicaron los astrónomos.

Según los autores del artículo, su detección de una kilonova después de un GRB largo implica que las tasas actuales de fusión de estrellas de neutrones calculadas a partir de GRB cortos pueden subestimar la población real. Suponen que las fusiones relacionadas con GRB de larga duración pueden contribuir significativamente, tanto a la tasa de fusión de objetos compactos como al enriquecimiento del proceso r.

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