Increíbles nuevas imágenes que muestran a dos estrellas chocando como nunca antes

Las huellas de una colisión legendaria que involucró al menos una estrella de neutrones se capturaron por primera vez en el rango milimétrico de longitudes de onda de radiofrecuencia.

El resultado es una grabación de un estallido de rayos gamma de corta duración, uno de los estallidos más energéticos de la historia y una de las auroras tardías más brillantes que jamás hayamos visto. Los datos podrían ayudar a los científicos a aprender más sobre estos eventos extremos y su impacto en el espacio que los rodea.

Un asombroso intervalo de tiempo para el evento, cuya luz parece haber viajado entre 6 y 9 mil millones de años luz a través del universo, fue capturado por el Atacama Large Millimeter/Subsillimeter Array (ALMA) en noviembre de 2021.

“Este breve estallido de rayos gamma fue la primera vez que intentamos observar un evento de este tipo usando ALMA”, dijo el físico Wen Fei Fong de la Universidad Northwestern.

“Es muy difícil obtener destellos posteriores de ráfagas cortas, por lo que fue sorprendente ver este evento tan brillante. Después de muchos años de observar estas erupciones, este sorprendente descubrimiento abre una nueva área de estudio, ya que nos motiva a observar. muchos más de estos con ALMA y conjuntos de otros telescopios en el futuro”.

Los estallidos de rayos gamma son los más poderosos que se conocen en el universo. En solo 10 segundos, un estallido de rayos gamma puede emitir más energía que una estrella como el Sol en 10 mil millones de años.

Y ellos importan. Como vimos en la primera colisión de estrellas de neutrones jamás observada, es en tales explosiones que los elementos más pesados ​​que el hierro se forman y se liberan en el universo. El anillo de oro que llevas en el dedo es producto de una severa catástrofe estelar.

Sabemos que las colisiones de estrellas de neutrones producen un tipo de estallido de rayos gamma conocido como estallido de rayos gamma de corta duración o SGRB. Estos fragmentos duran solo una fracción de segundo y dejan auroras brillantes cuando los proyectiles de la explosión chocan e interactúan con el gas del medio interestelar.

Por lo general, los sistemas SGRB no se observan en longitudes de onda de radio, lo que puede dificultar un poco su interpretación.

“Estas explosiones ocurren en galaxias distantes, lo que significa que la luz que emiten puede ser bastante débil para nuestros telescopios en la Tierra”, explicó el astrofísico Tanmu Laskar de la Universidad de Radboud en los Países Bajos.

“Antes de ALMA, los telescopios milimétricos no eran lo suficientemente sensibles para detectar estas auroras”.

El intervalo del evento registrado por ALMA. (T. Laskar, S. Dagnello, ALMA [ESO/NAOJ/NRAO])

Debido a que este evento en particular, llamado GRB 211106A, estaba tan lejos, no pudo ser detectado por los instrumentos actuales de astronomía de ondas gravitacionales. El Observatorio Neil Gehrells Swift de la NASA capturó los energéticos rayos X asociados con el breve estallido.

Sin embargo, las galaxias distantes como el anfitrión GRB 211106A son indetectables en longitudes de onda de rayos X, y el polvo en la región significa que las observaciones ópticas del Hubble no fueron mejores para identificar la fuente.

Por esta razón, los científicos que trabajaban solo con ráfagas de rayos X creían que el sitio de la explosión estaba relativamente cerca. Entonces recurrieron a ALMA, la primera vez que se utilizan longitudes de onda milimétricas para tratar de observar y contextualizar un evento de explosión de rayos gamma.

“Las observaciones del Hubble revelaron un campo inmutable de galaxias”, dijo Laskar.

“La sensibilidad incomparable de ALMA nos permitió ubicar con mayor precisión un GRB en este campo, y resultó estar en otra galaxia débil, muy lejana.

“Lo que, a su vez, significa que este estallido de rayos gamma de corta duración es más poderoso de lo que pensábamos inicialmente, lo que lo convierte en uno de los más brillantes y enérgicos de todos”.

Cuando las estrellas de neutrones chocan, el resultado es sorprendente: una explosión acompañada de chorros de material que salen disparados a una gran proporción de la velocidad de la luz. Si tenemos suerte, estos chorros están orientados de tal manera que uno está más o menos dirigido hacia nosotros, de modo que vemos la erupción como un estallido de rayos gamma.

Las observaciones de longitud de onda milimétrica permitieron a los investigadores medir algunas propiedades clave de GRB 211106A; Es el ángulo de apertura del avión, que se puede utilizar para inferir las tasas de SGRB en el universo y una medición más precisa de la energía de los GRB.

“Las longitudes de onda milimétricas pueden informarnos sobre la densidad del entorno alrededor del GRB”, dijo la astrónoma Genevieve Schroeder de la Universidad Northwestern.

“Y cuando se combinan con los rayos X, pueden informarnos sobre la verdadera energía de la explosión. Y debido a que las emisiones en longitudes de onda milimétricas se pueden detectar durante más tiempo que los rayos X, la emisión milimétrica también se puede usar para determinar el ancho del chorro GRB”. .”

Los investigadores encontraron que GRB 211106A tiene algunas propiedades inusuales, tanto en su galaxia anfitriona como en su apariencia energética.

En última instancia, esto indica que existe una mayor diversidad en las características de los SGRB de lo que se calcula actualmente, lo que significa que se justifica el monitoreo y la clasificación continuos de estos eventos.

Entonces, si bien esta puede ser la primera incursión milimétrica en estas impresionantes erupciones, es poco probable que sea la última.

“ALMA rompe el campo de juego en términos de sus capacidades en longitudes de onda milimétricas y nos ha permitido ver el universo tenue y dinámico en este tipo de luz por primera vez”, dijo Fong.

“Después de una década de breve observación de los GRB, es realmente asombroso presenciar el poder de usar estas nuevas tecnologías para descifrar regalos sorprendentes del universo”.

La búsqueda ha sido aceptada Cartas de revistas astrofísicasdisponible en arXiv.

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