Tres meses de observaciones con Karl G. Jansky Very Large Array VLA de la National Science Foundation han permitido a los astrónomos concentrarse en la explicación más probable de lo que sucedió después de la violenta colisión de un par de estrellas de neutrones en ungalaxia a 130 millones de años luz de la Tierra. Lo que aprendieron significa que los astrónomos podrán ver y estudiar muchas más colisiones de este tipo.
El 17 de agosto de 2017, los observatorios de ondas gravitacionales LIGO y VIRGO se combinaron para localizar las débiles ondas en el espacio-tiempo causadas por la fusión de dos estrellas de neutrones superdensas. Fue la primera detección confirmada de tal fusión y solo la quinta detección directaalguna vez de ondas gravitacionales, predichas hace más de un siglo por Albert Einstein.
Las ondas gravitacionales fueron seguidas por explosiones de rayos gamma, rayos X y luz visible del evento. El VLA detectó las primeras ondas de radio provenientes del evento el 2 de septiembre. Esta fue la primera vez que se vio un objeto astronómicocon ondas gravitacionales y ondas electromagnéticas.
El momento y la fuerza de la radiación electromagnética a diferentes longitudes de onda proporcionaron a los científicos pistas sobre la naturaleza de los fenómenos creados por la colisión inicial de la estrella de neutrones. Antes del evento de agosto, los teóricos habían propuesto varias ideas, modelos teóricos, sobreEstos fenómenos. Como la primera colisión de este tipo que se identificó positivamente, el evento de agosto brindó la primera oportunidad de comparar las predicciones de los modelos con las observaciones reales.
Los astrónomos que usaron el VLA, junto con el Telescopio Compacto de Australia y el Radiotelescopio Gigante de Metrewave en India, observaron regularmente el objeto desde septiembre en adelante. Los radiotelescopios mostraron que la emisión de radio ganaba fuerza constantemente. En base a esto, los astrónomos identificaronescenario más probable para las secuelas de la fusión.
"El brillo gradual de la señal de radio indica que estamos viendo un flujo de material de gran angular, viajando a velocidades comparables a la velocidad de la luz, desde la fusión de la estrella de neutrones", dijo Kunal Mooley, ahora un Observatorio Nacional de Radioastronomía NRAO Jansky Postdoctoral Fellow presentado por Caltech.
Las mediciones observadas están ayudando a los astrónomos a descubrir la secuencia de eventos desencadenados por la colisión de las estrellas de neutrones.
La fusión inicial de los dos objetos superdensos causó una explosión, llamada kilonova, que impulsó una capa esférica de escombros hacia afuera. Las estrellas de neutrones colapsaron en un remanente, posiblemente un agujero negro, cuya poderosa gravedad comenzó a arrastrar material hacia él.el material formó un disco que gira rápidamente y generó un par de chorros de material estrechos y súper rápidos que fluyen hacia afuera desde sus polos.
Si uno de los chorros apuntara directamente hacia la Tierra, habríamos visto un estallido de rayos gamma de corta duración, como muchos vimos antes, dijeron los científicos.
"Eso claramente no fue el caso", dijo Mooley.
Algunas de las primeras mediciones del evento de agosto sugirieron, en cambio, que uno de los chorros pudo haber sido apuntado ligeramente lejos de la Tierra. Este modelo explicaría el hecho de que la emisión de radio y rayos X se vieron solo un tiempo después de la colisión.
"Ese modelo simple - de un chorro sin estructura un llamado chorro de copa visto fuera del eje - haría que la emisión de radio y rayos X se debilitara lentamente. Mientras observamos el fortalecimiento de las emisiones de radio, nos dimos cuenta de que la explicación requería un modelo diferente ", dijo Alessandra Corsi, de la Universidad Tecnológica de Texas.
Los astrónomos observaron un modelo publicado en octubre por Mansi Kasliwal de Caltech, y sus colegas, y desarrollado por Ore Gottlieb, de la Universidad de Tel Aviv, y sus colegas. En ese modelo, el jet no sale delEsfera de escombros de explosión. En cambio, recoge el material circundante a medida que se mueve hacia afuera, produciendo un amplio "capullo" que absorbe la energía del chorro.
Los astrónomos favorecieron este escenario basándose en la información que obtuvieron al usar los radiotelescopios. Poco después de las observaciones iniciales del sitio de fusión, el viaje anual de la Tierra alrededor del Sol colocó el objeto demasiado cerca del Sol en el cielo para X-telescopios de rayos y luz visible para observar. Durante semanas, los radiotelescopios fueron la única forma de continuar recopilando datos sobre el evento.
"Si las ondas de radio y los rayos X provienen de un capullo en expansión, nos dimos cuenta de que nuestras mediciones de radio significaban que, cuando el Observatorio de rayos X Chandra de la NASA pudiera observar una vez más, encontraría los rayos X, como ellas ondas de radio habían aumentado en fuerza ", dijo Corsi.
Mooley y sus colegas publicaron un documento con sus mediciones de radio, su escenario favorito para el evento y esta predicción en línea el 30 de noviembre. Chandra tenía programado observar el objeto el 2 y 6 de diciembre.
"El 7 de diciembre, salieron los resultados de Chandra, y la emisión de rayos X había aumentado tal como lo habíamos predicho", dijo Gregg Hallinan, de Caltech.
"El acuerdo entre la radio y los datos de rayos X sugiere que los rayos X se originan en el mismo flujo de salida que produce las ondas de radio", dijo Mooley.
"Fue muy emocionante ver confirmada nuestra predicción", dijo Hallinan. Añadió: "Una implicación importante del modelo de capullo es que deberíamos poder ver muchas más de estas colisiones detectando su electromagnética, no solo su gravedad., olas."
Mooley, Hallinan, Corsi y sus colegas informaron sus hallazgos en la revista científica Naturaleza .
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Materiales proporcionado por Observatorio Nacional de Radioastronomía . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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