El resplandor de una Kilonova es potencialmente visto por primera vez.

Extraño ‘boom sónico’ acompañó evento sin precedentes.

La concepción de un artista ilustra las consecuencias de una «kilonova», un poderoso evento que ocurre cuando dos estrellas de neutrones se fusionan. 
Crédito:
NASA/CXC/M. Weiss.

Por primera vez, los astrónomos dirigidos por la Universidad Northwestern pueden haber detectado un resplandor residual de una kilonova.

Una kilonova ocurre cuando dos estrellas de neutrones, algunos de los objetos más densos del universo, se fusionan para crear una explosión 1000 veces más brillante que una nova clásica. En este caso, un chorro angosto fuera del eje de partículas de alta energía acompañó el evento de fusión, denominado GW170817. Tres años y medio después de la fusión, el chorro se desvaneció, revelando una nueva fuente de misteriosos rayos X.

Aprajita Hajela.

Como principal explicación de la nueva fuente de rayos X, los astrofísicos creen que los escombros en expansión de la fusión generaron un impacto, similar al estampido sónico de un avión supersónico. Este choque luego calentó los materiales circundantes, lo que generó emisiones de rayos X, conocidas como resplandor residual de kilonova. Una explicación alternativa es que los materiales que caen hacia un agujero negro, formado como resultado de la fusión de estrellas de neutrones, causaron los rayos X.

Cualquier escenario sería el primero para el campo. El estudio fue publicado hoy (28 de Febrero), en The Astrophysical Journal Letters.

«Hemos entrado en un territorio desconocido aquí al estudiar las consecuencias de una fusión de estrellas de neutrones», dijo  Aprajita Hajela de Northwestern, quien dirigió el nuevo estudio. “Estamos viendo algo nuevo y extraordinario por primera vez. Esto nos da la oportunidad de estudiar y comprender nuevos procesos físicos, que no se habían observado antes”.

Hajela es estudiante de posgrado en el  Centro de Exploración e Investigación Interdisciplinaria en Astrofísica  (CIERA) de Northwestern y en el Departamento de Física y Astronomía de la Facultad de Artes y Ciencias de Weinberg.

El 17 de Agosto de 2017, GW170817 hizo historia como la primera fusión de estrellas de neutrones detectada tanto por ondas gravitacionales como por radiación electromagnética (o luz). Desde entonces, los astrónomos han estado utilizando telescopios en todo el mundo y en el espacio para estudiar el evento en todo el espectro electromagnético.

Utilizando el Observatorio de rayos X Chandra de la NASA, los astrónomos observaron las emisiones de rayos X de un chorro que se movía muy cerca de la velocidad de la luz producido por la fusión de estrellas de neutrones. A partir de principios de 2018, la emisión de rayos X del jet se desvaneció constantemente a medida que el jet continuaba disminuyendo su velocidad y expandiéndose. Luego, Hajela y su equipo notaron que desde Marzo de 2020 hasta finales de 2020, la disminución del brillo se detuvo y la emisión de rayos X fue aproximadamente constante en brillo. 

Esta fue una pista significativa.

«El hecho de que los rayos X dejaran de desvanecerse rápidamente fue nuestra mejor evidencia hasta ahora de que se está detectando algo además de un chorro en los rayos X de esta fuente», dijo Raffaella Margutti, Astrofísica de la Universidad de California en Berkeley y autora principal del estudio. «Parece que se necesita una fuente completamente diferente de rayos X para explicar lo que estamos viendo».

Los investigadores creen que es probable que haya un resplandor de kilonova o un agujero negro detrás de los rayos X. Ninguno de los dos escenarios se ha observado antes.

«Esta sería la primera vez que vemos un resplandor posterior de kilonova o la primera vez que vemos material cayendo en un agujero negro después de una fusión de estrellas de neutrones», dijo el coautor del estudio Joe Bright, también de la Universidad de California en Berkeley. “Cualquier resultado sería extremadamente emocionante”.

Kate Alexander.

Para distinguir entre las dos explicaciones, los astrónomos seguirán monitoreando GW170817 en rayos X y ondas de radio. Si se trata de un resplandor residual de kilonova, se espera que las emisiones de rayos X y de radio sean más brillantes en los próximos meses o años. Si la explicación involucra materia que cae sobre un agujero negro recién formado, entonces la salida de rayos X debería permanecer constante o disminuir rápidamente, y no se detectará ninguna emisión de radio con el tiempo. 

«Un estudio adicional de GW170817 podría tener implicaciones de gran alcance», dijo la coautora del estudio Kate Alexander, becaria postdoctoral de CIERA en Northwestern. “La detección de un resplandor residual de kilonova implicaría que la fusión no produjo inmediatamente un agujero negro. Alternativamente, este objeto puede ofrecer a los astrónomos la oportunidad de estudiar cómo la materia cae en un agujero negro unos años después de su nacimiento”.

El estudio, «Evidencia de emisión de rayos X en exceso del decaimiento del resplandor del chorro 3,5 años después de la fusión de estrellas de neutrones binarios GW170817: un nuevo componente de emisión», fue apoyado por la NASA, la Fundación Nacional de Ciencias, el Departamento de Energía de EE. UU. y la Real Sociedad Astronómica.

Fuente: Universidad del Noroeste EEUU. (Northwestern University).

Artículo original: Kilonova afterglow potentially spotted for first time‘. Amanda Morris. February 28, 2022.

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Telescopios de ESO observan la primera luz de una fuente de ondas gravitacionales

Esta composición muestra imágenes de la galaxia NGC 4993 de varios telescopios e instrumentos diferentes de ESO. Todos ellos revelan una fuente débil de luz cerca del centro. Se trata de una kilonova, la explosión resultante de la fusión de dos estrellas de neutrones. Esta fusión produce ondas gravitacionales, detectadas por LIGO-Virgo, y rayos gamma, detectados por Fermi e INTEGRAL en el espacio.

Crédito: VLT/VIMOS. VLT/MUSE, MPG/ESO 2.2-metre telescope/GROND, VISTA/VIRCAM, VST/OmegaCAM
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Una batería de telescopios de ESO, en Chile, ha detectado la primera contraparte visible de una fuente de ondas gravitacionales. Estas observaciones históricas sugieren que este objeto único es el resultado de una fusión de dos estrellas de neutrones. Las secuelas cataclísmicas de este tipo de fusión — eventos predichos hace mucho y llamados kilonovas — dispersan en el universo elementos pesados como el oro y el platino. Este descubrimiento, publicado en varios artículos en la revista Nature y en otras publicaciones, también ofrece la evidencia más sólida obtenida hasta ahora de que los estallidos de rayos gamma de corta duración son generados por la fusión de estrellas de neutrones.

El siguiente artículo lo presenta y contiene una cantidad de imágenes, gráficos y mapas, junto a un video, para ilustrarlo.

Las misiones de la NASA captan la primera luz de un evento de ondas gravitacionales

Esta animación captura los fenómenos observados en el transcurso de los nueve días posteriores a la fusión de estrellas de neutrones conocida como GW170817. Incluyen ondas gravitacionales (arcos pálidos), un chorro casi a la velocidad de la luz que produjo rayos gamma (magenta), desechos en expansión de una kilonova que produjo emisión ultravioleta (violeta), óptica e infrarroja (azul-blanco a rojo) y, una vez que el chorro dirigido hacia nosotros se expandió a nuestra vista desde la Tierra, rayos X (azul).
Créditos: Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA/Laboratorio CI.

Por primera vez, los científicos de la NASA han detectado luz ligada a un evento de ondas gravitacionales, gracias a la fusión de dos estrellas de neutrones en la galaxia NGC 4993, ubicada a unos 130 millones de años luz de la Tierra en la constelación de Hidra.

Poco después de las 8:41 am EDT del 17 de Agosto, el telescopio espacial de rayos gamma Fermi de la NASA captó un pulso de luz de alta energía de una poderosa explosión, que se informó de inmediato a los astrónomos de todo el mundo como un breve estallido de rayos gamma. Los científicos del Observatorio de ondas gravitacionales con interferómetro láser (LIGO) de la Fundación Nacional de Ciencias detectaron ondas gravitacionales denominadas GW170817 de un par de estrellas estrepitosas vinculadas al estallido de rayos gamma, lo que alentó a los astrónomos a buscar las consecuencias de la explosión. Poco después, el estallido fue detectado como parte de un análisis de seguimiento realizado por el satélite INTEGRAL de la ESA (Agencia Espacial Europea).

Las misiones Swift, Hubble, Chandra y Spitzer de la NASA, junto con docenas de observatorios terrestres, incluida la encuesta Pan-STARRS financiada por la NASA , capturaron más tarde el brillo desvaneciéndose de los escombros en expansión de la explosión.

La publicación a continuación lo aborda y contiene también imágenes y animaciones.

Ver también la presentación más extensa publicada en Español, por el Space Telescope Science Intitute (STScI), que además contiene links a los artículos publicados en los portales de los otros telescopios de la NASA que registraron el evento:

Curiosidades

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Colisión de dos estrellas de neutrones que muestran las emisiones de ondas electromagnéticas y gravitacionales durante el proceso de fusión. La interpretación combinada de múltiples mensajeros permite a los astrofísicos comprender la composición interna de las estrellas de neutrones. También les permite revelar las propiedades de la materia en las condiciones más extremas del universo. Crédito de la imagen: Tim Dietrich.

Un estudio encuentra que las estrellas de neutrones tienen típicamente unos 11,75 kilómetros de radio y proporciona un cálculo novedoso de la constante de Hubble.

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