Los telescopios de Hawái ayudan a descubrir los orígenes de los estallidos de rayos gamma náufragos


Un equipo internacional de astrónomos descubrió que ciertos estallidos cortos de rayos gamma (GRB) no se originaron como náufragos en la inmensidad del espacio intergaláctico como aparecieron inicialmente. En cambio, un estudio más profundo de múltiples observatorios encontró que estos GRB aparentemente aislados en realidad ocurrieron en galaxias notablemente distantes y, por lo tanto, débiles, a una distancia de hasta 10 mil millones de años luz.

Este descubrimiento sugiere que los GRB cortos, que se forman durante las colisiones de estrellas de neutrones, pueden haber sido más comunes en el pasado de lo esperado. Dado que las fusiones de estrellas de neutrones forjan elementos pesados, incluidos el oro y el platino, es posible que el universo también haya sido sembrado con metales preciosos antes de lo esperado.

Esta imagen capturada por el telescopio Gemini North en Maunakea en Hawái revela el hogar galáctico previamente no reconocido del estallido de rayos gamma identificado como GRB 151229A. Los astrónomos calculan que este estallido, que se encuentra en la dirección de la constelación de Capricornio, ocurrió hace aproximadamente 9 mil millones de años. Crédito: Observatorio Internacional Gemini/NOIRLab/NSF/AURA

El estudio ha sido aceptado para su publicación en Monthly Notices of the Royal Astronomical Society y está disponible en formato de preimpresión en arXiv.org.

«Muchos GRB cortos se encuentran en galaxias brillantes relativamente cercanas a nosotros, pero algunos de ellos parecen no tener un hogar galáctico correspondiente», dijo Brendan O’Connor, autor principal del estudio y astrónomo tanto en la Universidad de Maryland como en el George. Universidad de Washington. «Al señalar dónde se originan los GRB cortos, pudimos analizar montones de datos de múltiples observatorios para encontrar el tenue resplandor de las galaxias que simplemente estaban demasiado distantes para ser reconocidas antes».

Metodología

Esta investigación cósmica requirió el poder combinado de algunos de los telescopios más poderosos en la Tierra y en el espacio, incluidos dos Observatorios Maunakea en Hawai’i—W. Observatorio M. Keck y telescopio Gemini Norte, así como el telescopio Gemini Sur en Chile. Los dos telescopios Gemini comprenden el Observatorio Internacional Gemini, operado por NOIRLab de NSF. Otros observatorios involucrados en esta investigación incluyen el Telescopio Espacial Hubble de la NASA/ESA, el Telescopio Lowell Discovery en Arizona, el Gran Telescopio Canarias en España y el Very Large Telescope del Observatorio Europeo Austral en Chile.

Los investigadores comenzaron su búsqueda revisando los datos de 120 GRB capturados por dos instrumentos a bordo del Observatorio Neil Gehrels Swift de la NASA: el Telescopio de Alerta de Explosión de Swift, que indicó que se había detectado una explosión; y el telescopio de rayos X de Swift, que identificó la ubicación general del resplandor de rayos X del GRB. Estudios adicionales de resplandor posterior realizados con el Observatorio Lowell identificaron con mayor precisión la ubicación de los GRB.

Los estudios posteriores encontraron que 43 de los GRB cortos no estaban asociados con ninguna galaxia conocida y aparecían en el espacio comparativamente vacío entre las galaxias.

«Estos GRB sin anfitrión presentaban un misterio intrigante y los astrónomos propusieron dos explicaciones para su existencia aparentemente aislada», dijo O’Connor.

Una hipótesis era que las estrellas de neutrones progenitoras se formaron como un par binario dentro de una galaxia distante, se desplazaron juntas hacia el espacio intergaláctico y finalmente se fusionaron miles de millones de años después. La otra hipótesis era que las estrellas de neutrones se fusionaron a muchos miles de millones de años luz de distancia en sus galaxias de origen, que ahora parecen extremadamente débiles debido a su gran distancia de la Tierra.

«Sentimos que este segundo escenario era el más plausible para explicar una gran parte de los eventos sin anfitrión», dijo O’Connor. «Luego usamos los telescopios más poderosos de la Tierra para recopilar imágenes profundas de las ubicaciones de GRB y descubrimos galaxias que de otro modo serían invisibles a 8 a 10 mil millones de años luz de distancia de la Tierra».

Para hacer estas detecciones, los astrónomos utilizaron una variedad de instrumentos ópticos e infrarrojos, incluido el espectrómetro de imágenes de baja resolución (LRIS) y el espectrógrafo de objetos múltiples para exploración infrarroja (MOSFIRE) del Observatorio Keck, así como el espectrógrafo de objetos múltiples Gemini montado en ambos Géminis Norte y Géminis Sur.

Que sigue

Este resultado podría ayudar a los astrónomos a comprender mejor la evolución química del universo. La fusión de estrellas de neutrones desencadena una serie de reacciones nucleares en cascada que son necesarias para producir metales pesados, como oro, platino y torio. Hacer retroceder la escala de tiempo cósmica en las fusiones de estrellas de neutrones significa que el universo joven era mucho más rico en elementos pesados ​​de lo que se sabía anteriormente.

«Esto retrasa la escala de tiempo cuando el universo recibió el ‘toque de Midas’ y se sembró con los elementos más pesados en la tabla periódica», dijo O’Connor.

Con información de W. M. Keck Observatory

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