Fusión explosiva de estrellas de neutrones capturada por primera vez en luz milimétrica


Los científicos que utilizan el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), un observatorio internacional cooperado por el Observatorio Nacional de Radioastronomía (NRAO) de la Fundación Nacional de Ciencias de EE. UU., registraron por primera vez la luz de longitud de onda milimétrica de una explosión de fuego causada por el fusión de una estrella de neutrones con otra estrella.

El equipo también confirmó que este destello de luz es uno de los estallidos de rayos gamma de corta duración más enérgicos jamás observados, dejando atrás uno de los resplandores posteriores más luminosos registrados. Los resultados de la investigación se publicarán en una próxima edición de The Astrophysical Journal Letters.

Por primera vez en la radioastronomía, los científicos han detectado luz de longitud de onda milimétrica de un estallido de rayos gamma de corta duración. La concepción de este artista muestra la fusión entre una estrella de neutrones y otra estrella (vista como un disco, abajo a la izquierda) que causó una explosión que resultó en el estallido de rayos gamma de corta duración, GRB 211106A (chorro blanco, centro), y dejó atrás lo que los científicos ahora saben que es uno de los resplandores posteriores más luminosos registrados (onda de choque semiesférica en el centro a la derecha). Si bien el polvo en la galaxia anfitriona oscureció la mayor parte de la luz visible (que se muestra en colores), la luz milimétrica del evento (representada en verde) pudo escapar y llegar al Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), lo que le dio a los científicos una vista sin precedentes. de esta explosión cósmica. A partir del estudio, el equipo confirmó que GRB 211106A es uno de los GRB de corta duración más energéticos jamás observados. Crédito: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), M. Weiss (NRAO/AUI/NSF)

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 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 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».

En la primera película de lapso de tiempo de un rayos de rayos de gamma de corta duración en la luz milimétrica de longitud de onda, vemos a GRB 21106A como se capturó con la matriz de milímetro / submillímetro grande de Atacama (ALMA). La luz milimétrica vista aquí señala la ubicación del evento a una galaxia de huésped distante en imágenes capturadas con el telescopio espacial HUBBLE. La evolución del brillo del Milimeter Light proporciona información sobre la energía y la geometría de los Jets producidos en la explosión. Crédito: Alma (ESO / NAOJ / NRAO), T. LASKAR (Utah), S. Dagnello (NRAO / AUI / NSF) Un grb corto generalmente dura solo unas cuantas décimas de segundo. Luego, los científicos buscan un resplandor, una emisión de luz causada por la interacción de los chorros con gas circundante. Incluso todavía, son difíciles de detectar; Solo se han detectado media A-DOZEN, los GRB de corta duración se han detectado en longitudes de onda de radio, y hasta ahora no se habían detectado ninguna en las longitudes de onda milimeter. LASKAR, quien dirigió la investigación, mientras que una excelencia en la Universidad de Radboud en los Países Bajos, dijo que la dificultad es la inmensa distancia de los GRB y las capacidades tecnológicas de los telescopios. «Los resortes de corta duración GRB son muy luminosos y enérgicos. Pero estas explosiones tienen lugar en galaxias distantes, lo que significa que la luz de ellos puede ser bastante débil para nuestros telescopios en la Tierra. Antes de Alma, los telescopios milímetros no eran lo suficientemente sensibles como para detectar estos residentes abridos». A aproximadamente 20 mil millones de años luz de la Tierra, GRB 211106A no es una excepción. La luz a partir de esta ráfaga de rayos gamma-rayos de corta duración fue tan débil que, mientras que las observaciones tempranas de las rayos X con el observatorio Swift de Neil Gehrels de la NASA vieron la explosión, la galaxia anfitrión no se detectó en esa longitud de onda, y los científicos no pudieron determinar exactamente de donde venía la explosión. «La luz del resplandor es esencial para descubrir qué galaxia viene una ráfaga de y para aprender más sobre la ráfaga. Inicialmente, cuando solo se había descubierto la contraparte de rayos X, los astrónomos pensaron que esta explosión podría venir de una galaxia cercana», dijo Laskar, Agregar que una cantidad significativa de polvo en el área también ocultó el objeto de la detección en observaciones ópticas con el telescopio espacial HUBBLE. Cada longitud de onda agregó una nueva dimensión a la comprensión de los científicos de GRB, y Millímetro, en particular, fue fundamental para descubrir la verdad sobre la explosión. «Las observaciones de Hubble revelaron un campo inmutable de galaxias.

La sensibilidad incomparable de Alma nos permitió identificar la ubicación de GRB en ese campo con más precisión, y resultó estar en otra galaxia débil, que está más lejos. Eso, a su vez.» La explosión de rayos gamma-rayos de corta duración es aún más poderosa de lo que pensamos primero, lo que lo convierte en una de las más luminosas y enérgicas de registro «, dijo Laskar. Wen-Fai Fong, profesor asistente de física y astronomía en la Universidad Northwestern agregó: «Esta corta ráfaga de rayos gamma fue la primera vez que intentamos observar un evento de este tipo con Alma.

Los resplandores de resplandores para estallidos cortos son muy difíciles de conseguir, por lo que Fue espectacular para atrapar este evento brillando tan brillante. Después de muchos años de observar estas ráfagas, este sorprendente descubrimiento abre una nueva área de estudio, ya que nos motiva a observar muchos más de estos con Alma, y otras matrices de telescopio, en el futuro». Joe Pesce, Oficial de Programas de la Fundación Nacional de la Fundación de Ciencia de la NAO / Alma, «estas observaciones son fantásticas en muchos niveles. Proporcionan más información para ayudarnos a comprender las enigmáticas ráfagas de rayos gamma (y la astrofísica de estrella neutrona en general), y demuestran Las observaciones importantes y complementarias de longitud de múltiples longitud de onda con telescopios basados en el espacio y en el suelo están entendiendo fenómenos astrofísicos». Y todavía hay mucho trabajo que se debe hacer en múltiples longitudes de onda, tanto con nuevas GRB como con GRB 211106A, lo que podría descubrir sorpresas adicionales sobre estas ráfagas.

«El estudio de los GRB de corta duración requiere la rápida coordinación de los telescopios en todo el mundo y en el espacio, operando en todas las longitudes de onda», dijo Edo Berger, profesor de astronomía en la Universidad de Harvard. «En el caso de GRB 211106A, utilizamos algunos de los telescopios más poderosos disponibles, Alma, la matriz de Karl G. Jansky de la Fundación Nacional de Ciencia (VLA), el Observatorio de Rayos X de la NASA y el Hubble Telescopio espacial. Con el telescopio espacial de James Webb ahora operativo (JWST), y futuros telescopios ópticos y radio de 20-40 metros, como la próxima generación VLA (NGVLA), podremos producir una imagen completa de estos Eventos cataclísmicos y estudiarlos a distancias sin precedentes».

Lakar agregó: «Con JWST, ahora podemos tomar un espectro de la Galaxy anfitriona y conocer fácilmente la distancia, y en el futuro, también podríamos usar JWST para capturar a los resuclamentos infrarrojos y estudiar su composición química. Con NGVLA, podremos Estudie la estructura geométrica de los resuclamentos y el combustible que forma la estrella que se encuentra en sus entornos de host en detalles sin precedentes. Estoy entusiasmado con estos próximos descubrimientos en nuestro campo».

Con información de NRAO

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