Una fusión de estrellas de neutrones en explosión fue capturada por primera vez en luz milimétrica

Por primera vez en radioastronomía, los científicos han detectado luz de longitud de onda milimétrica de un estallido de rayos gamma de corta duración. La representación de este artista muestra la fusión entre una estrella de neutrones y otra estrella (vista como un disco, abajo a la izquierda) que provocó una explosión que resultó en un estallido de rayos gamma de corta duración, GRB 211106A (chorro blanco, centro), dejando atrás lo que los científicos ahora se sabe que es uno de los resplandores posteriores más brillantes de la historia (onda de choque asférica, centro derecha). Si bien el polvo en la galaxia anfitriona bloqueó la mayor parte de la luz visible (que se muestra en color), la luz milimétrica del evento (que se muestra en verde) pudo escapar y llegar al Gran Conjunto Milimétrico/Sub-Atacama (ALMA), dando a los científicos una vista sin precedentes de esta explosión cósmica. A través del estudio, el equipo confirmó que GRB 211106A es uno de los GRB de corto alcance más activos jamás observados. Crédito: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), M. Weiss (NRAO/AUI/NSF)

Los científicos que utilizan el Atacama Large Millimeter/ Submillimeter Array (ALMA), un observatorio internacional que colabora con el Observatorio Nacional de Radioastronomía de la Fundación Nacional de Ciencias de EE. UU., registraron por primera vez la luz de longitud de onda milimétrica de una explosión provocada por la 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 corto alcance más enérgicos jamás observados, dejando atrás uno de los resplandores posteriores más brillantes de la historia. Los resultados de la búsqueda se publicarán en una próxima edición de Cartas de revistas astrofísicas.

Los estallidos de rayos gamma (GRB) son las explosiones más brillantes y energéticas del universo, capaces de liberar 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 corto alcance. Estas explosiones, que los científicos creen que son responsables de la formación de los elementos más pesados ​​del universo, como el platino y el oro, son causadas por la fusión catastrófica de sistemas estelares binarios que contienen una estrella de neutrones. dijo Tanmu 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 se dirige hacia la Tierra, observamos un pulso corto de rayos gamma o rayos gamma de corto alcance”.






En la primera película de lapso de tiempo de un estallido de rayos gamma de corta duración en luz de longitud de onda milimétrica, vemos GRB 21106A capturado con el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA). La luz milimétrica visible aquí ubica el evento de una galaxia anfitriona distante en imágenes capturadas con el Telescopio Espacial Hubble. La evolución del brillo de la luz milimétrica proporciona información sobre la energía y la geometría de los chorros de la explosión. Crédito: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), T. Laskar (Utah), S. Dagnello (NRAO/AUI/NSF)

Un GRB de corta duración suele durar solo unas pocas décimas de segundo. Luego, los científicos buscan el resplandor residual, que es una emisión de luz causada por la interacción de los chorros con el gas circundante. Incluso entonces, son difíciles de detectar; Solo se han detectado media docena de GRB de corto alcance en longitudes de onda de radio y, hasta ahora, ninguno en longitudes de onda milimétricas. Laskar, quien dirigió la investigación cuando era miembro distinguido de la Universidad de Radboud en los Países Bajos, dijo que la dificultad radica en las enormes distancias a los GRB y las capacidades tecnológicas de los telescopios. “Las llamaradas GRB de corto alcance son muy luminosas y energéticas. Pero estas explosiones ocurren en galaxias distantes, lo que significa que su luz puede ser bastante débil para nuestros telescopios en la Tierra. Antes de ALMA, los telescopios milimétricos no eran lo suficientemente sensibles para detectar estos resplandores crepusculares.

A unos 20 mil millones de años luz de la Tierra, GRB 2111106A no es una excepción. La luz de este estallido de rayos gamma de corta duración fue tan débil que cuando las primeras observaciones de rayos X del Observatorio Neil Gehrells Swift de la NASA vieron el estallido, la galaxia anfitriona no pudo detectarse en esta longitud de onda y los científicos no pudieron determinar Localización exacta. La explosión venía de. “La luz de la aurora es necesaria para saber de qué galaxia proviene una explosión y para aprender más sobre la explosión en sí. Al principio, cuando solo se detectó el isótopo de rayos X, los astrónomos pensaron que esta explosión podría provenir de una galaxia cercana”. Laskar agregó, y agregó que una gran cantidad de polvo en el área también oscureció la detección del objeto en las observaciones ópticas utilizando el Telescopio Espacial Hubble.

Cada longitud de onda agregó una nueva dimensión a la comprensión científica del GRB, y el milímetro, en particular, fue fundamental para revelar la verdad sobre la explosión. “Las observaciones del Hubble revelaron un campo invariable de galaxias. La sensibilidad incomparable de ALMA nos permitió ubicar un GRB en este campo con mayor precisión, y resultó estar en otra galaxia tenue, mucho más allá. Esto, a su vez, significa que el estallido de rayos Este gamma de corto alcance es más poderoso de lo que pensábamos inicialmente, lo que lo convierte en uno de los estallidos más brillantes y vibrantes de la historia”, dijo Laskar.

Wen Fei Fong, profesor asociado de física y astronomía en la Universidad Northwestern, agregó: “Este breve estallido de rayos gamma fue la primera vez que intentamos observar un evento de este tipo con ALMA. fue una buena idea echar un vistazo al resplandor crepuscular. Es increíble capturar este evento tan brillante. Después de muchos años de observar estas erupciones, este sorprendente descubrimiento abre un nuevo campo de estudio, ya que nos motiva a observar muchos de ellos utilizando ALMA y otros conjuntos de telescopios en el futuro”.

“Estas observaciones son fascinantes en muchos niveles. Brindan más información para ayudarnos a comprender los misteriosos estallidos de rayos gamma (y la astrofísica de estrellas de neutrones en general), y demuestran cómo Las observaciones importantes y complementarias son: Múltiples longitudes de onda utilizando telescopios espaciales y terrestres para comprender los fenómenos astrofísicos.

Todavía queda mucho trabajo por hacer en múltiples longitudes de onda, tanto con los nuevos GRB como con GRB 211106A, lo que podría revelar sorpresas adicionales sobre estas explosiones. “Estudiar los GRB de corto alcance requiere la coordinación rápida de telescopios en todo el mundo y en el espacio, y operan en todas las longitudes de onda”, dijo Ido Berger, profesor de astronomía en la Universidad de Harvard.

“En el caso de GRB 211106A, utilizamos algunos de los telescopios más potentes disponibles: ALMA, Karl G. Jansky Very Large Array (VLA) de la Fundación Nacional de Ciencias, el Observatorio de rayos X Chandra de la NASA, el Telescopio espacial Hubble. James Webb Space Telescopio (JWST) y radiotelescopios Con una futura óptica de 20-40 metros como Next Generation VLA (ngVLA), podremos producir una imagen completa de estos eventos catastróficos y estudiarlos a distancias sin precedentes”.

Laskar agregó: “Usando JWST, ahora podemos tomar un espectro de la galaxia anfitriona y conocer fácilmente la distancia, y en el futuro, también podemos usar JWST para capturar destellos infrarrojos y estudiar su composición química. Usando ngVLA, podremos para estudiar la composición geométrica del resplandor residual y el combustible de formación de estrellas presente en los entornos”. Anfitriona con detalles sin precedentes. Estoy entusiasmado con estos próximos descubrimientos en nuestro campo”.


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más información:
Tanmoy Laskar et al., Las primeras auroras cortas del GRB Millimeter: el chorro de gran angular del altamente activo SGRB 211106A. arXiv: 2205.03419v2 [astro-ph.HE]arxiv.org/abs/2205.03419

Presentado por el Observatorio Nacional de Radioastronomía

La frase: Fusión de una estrella de neutrones en explosión capturada por primera vez en luz milimétrica (3 de agosto de 2022) Consultado el 4 de agosto de 2022 en https://phys.org/news/2022-08-explosive-neutron-star-merger-captured. html

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