El telescopio espacial Hubble de la NASA / ESA ha observado por primera vez la fuente de una onda gravitacional, creada por la fusión de dos estrellas de neutrones. Esta fusión creó una kilonova, un objeto predicho por la teoría hace décadas, que se expulsaelementos como el oro y el platino en el espacio. Este evento también proporciona la evidencia más fuerte de que las explosiones de rayos gamma de corta duración son causadas por fusiones de estrellas de neutrones. Este descubrimiento es el primer atisbo de astronomía multi-mensajera, que reúne tanto ondas gravitacionales comoradiación electromagnética.
El 17 de agosto de 2017, el Observatorio de ondas gravitacionales del interferómetro láser LIGO y el interferómetro Virgo alertaron a los observadores astronómicos de todo el mundo sobre la detección de un evento de onda gravitacional llamado GW170817 [1]. Aproximadamente dos segundos después de la detección delonda gravitacional, el telescopio INTEGRAL de la ESA y el telescopio espacial de rayos gamma Fermi de la NASA observaron una breve explosión de rayos gamma en la misma dirección.
En la noche siguiente al descubrimiento inicial, una flota de telescopios comenzó su búsqueda para localizar la fuente del evento. Los astrónomos lo encontraron en la galaxia lenticular NGC 4993, a unos 130 millones de años luz de distancia. Un punto de luz brillaba dondenada era visible antes y esto desencadenó una de las mayores campañas de observación de telescopios de la historia: entre estos telescopios se encontraba el Telescopio Espacial Hubble de la NASA / ESA [2].
Varios equipos diferentes de científicos utilizaron Hubble durante las dos semanas posteriores a la alerta de evento de ondas gravitacionales para observar NGC 4993. Utilizando las capacidades de imágenes de alta resolución de Hubble lograron obtener la primera prueba de observación para una kilonova, la contraparte visible de la fusión dedos objetos extremadamente densos, muy probablemente dos estrellas de neutrones [3]. Estas fusiones se sugirieron por primera vez hace más de 30 años, pero esto marca la primera observación firme de tal evento [4]. La distancia a la fusión hace que la fuente seaevento de onda gravitacional más cercano detectado hasta ahora y también una de las fuentes de ráfaga de rayos gamma más cercanas jamás vistas.
"Una vez que vi que LIGO y Virgo habían provocado un disparo al mismo tiempo que un estallido de rayos gamma me quedé impresionado", recuerda Andrew Levan de la Universidad de Warwick, quien dirigió el equipo Hubble que obtuvo el primerobservaciones. "Cuando me di cuenta de que parecía que estaban involucradas estrellas de neutrones, me sorprendió aún más. ¡Hemos estado esperando mucho tiempo por una oportunidad como esta!"
Hubble capturó imágenes de la galaxia en luz visible e infrarroja, presenciando un nuevo objeto brillante dentro de NGC 4993 que era más brillante que una nova pero más débil que una supernova. Las imágenes mostraron que el objeto se desvaneció notablemente durante los seis días de las observaciones del HubbleUsando las capacidades espectroscópicas del Hubble, los equipos también encontraron indicios de material expulsado por la kilonova tan rápido como un quinto de la velocidad de la luz.
"Fue sorprendente cuán estrechamente el comportamiento de la kilonova coincidía con las predicciones", dijo Nial Tanvir, profesor de la Universidad de Leicester y líder de otro equipo de observación del Hubble. "No se parecía en nada a las supernovas conocidas, que este objeto podría tenerestado, y la confianza pronto fue muy alta que este era el verdadero negocio "
Conectar kilonovas y explosiones cortas de rayos gamma a las fusiones de estrellas de neutrones ha sido difícil hasta ahora, pero la multitud de observaciones detalladas después de la detección del evento de onda gravitacional GW170817 ahora finalmente ha verificado estas conexiones.
"El espectro de la kilonova se parecía exactamente a cómo los físicos teóricos habían predicho el resultado de la fusión de dos estrellas de neutrones", dice Levan. "Vincula este objeto a la fuente de ondas gravitacionales más allá de toda duda razonable".
Los espectros infrarrojos tomados con Hubble también mostraron varias protuberancias y movimientos que indican la formación de algunos de los elementos más pesados de la naturaleza. Estas observaciones pueden ayudar a resolver otra pregunta de larga data en astronomía: el origen de elementos químicos pesados, como el oroy platino [5]. En la fusión de dos estrellas de neutrones, las condiciones parecen ser las adecuadas para su producción.
Las implicaciones de estas observaciones son inmensas. Como explica Tanvir: "Este descubrimiento ha abierto un nuevo enfoque a la investigación astronómica, donde combinamos información tanto de la luz electromagnética como de las ondas gravitacionales. A esto le llamamos astronomía multi-mensajera, perohasta ahora solo ha sido un sueño "
Levan concluye: "Ahora, los astrónomos no solo mirarán la luz de un objeto, como lo hemos hecho durante cientos de años, sino que también la escucharán. Las ondas gravitacionales nos proporcionan información complementaria de objetos que son muy difícilesestudiar usando solo ondas electromagnéticas. Por lo tanto, emparejar ondas gravitacionales con radiación electromagnética ayudará a los astrónomos a comprender algunos de los eventos más extremos del Universo ".
Notas
[1] Las ondas en el espacio-tiempo conocidas como ondas gravitacionales son creadas por masas en movimiento, pero solo las ondas más intensas, creadas por cambios rápidos de velocidad de objetos muy masivos, pueden ser detectadas por la generación actual de detectores. Las ondas gravitacionales detectables desdeLa Tierra se genera por colisiones de objetos masivos, como cuando dos agujeros negros o estrellas de neutrones se fusionan.
[2] Junto a Hubble, el Very Large Telescope de ESO, el New Technology Telescope de ESO, el VLT Survey Telescope de ESO, el telescopio MPG / ESO de 2,2 metros, el Atacama Large Millimeter / submillimeter Array, el Visible and Infrared Survey Telescope for Astronomy,el telescopio Rapid Eye Mount REM, el telescopio Swope, el telescopio LCO de 4 metros, el DECcam estadounidense y el estudio Pan-STAARS ayudaron a identificar y observar el evento y sus efectos posteriores en una amplia gama de longitudes de onda.
[3] Una estrella de neutrones se forma cuando el núcleo de una estrella masiva más de ocho veces la masa del Sol colapsa. Este proceso es tan violento que aplasta protones y electrones para formar partículas subatómicas llamadas neutrones.contra un mayor colapso solo por la presión de degeneración de neutrones. Esto hace que las estrellas de neutrones sean las más pequeñas y densas que se conocen.
[4] En 2013, los astrónomos publicaron resultados sobre la evidencia de una kilonova, asociada con un estallido corto de rayos gamma. Las observaciones en 2013 fueron mucho menos concluyentes y, por lo tanto, más controvertidas, que los nuevos resultados.
[5] Estas observaciones determinan la formación de elementos más pesados que el hierro a través de reacciones nucleares dentro de objetos estelares de alta densidad, conocidos como nucleosíntesis de proceso r, algo que solo se teorizó antes.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Centro de información ESA / Hubble . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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