Durante 10 años, el Telescopio Espacial de Rayos Gamma Fermi de la NASA ha escaneado el cielo en busca de explosiones de rayos gamma GRB, las explosiones más luminosas del universo. Un nuevo catálogo de las explosiones de más alta energía proporciona a los científicos nuevas ideas sobre cómo funcionan.
"Cada ráfaga es de alguna manera única", dijo Magnus Axelsson, astrofísico de la Universidad de Estocolmo en Suecia. "Es solo cuando podemos estudiar muestras grandes, como en este catálogo, que comenzamos a comprender las características comunes de los GRB.Estos a su vez nos dan pistas sobre los mecanismos físicos en el trabajo ".
El catálogo se publicó en la edición del 13 de junio de El diario astrofísico y ahora está disponible en línea. Más de 120 autores contribuyeron al artículo, dirigido por Axelsson, Elisabetta Bissaldi en el Instituto Nacional de Física Nuclear y la Universidad Politécnica de Bari, Italia, y Nicola Omodei y Giacomo Vianello en la Universidad de Stanford en California.
Los GRB emiten rayos gamma, la forma de luz de mayor energía. La mayoría de los GRB se producen cuando algunos tipos de estrellas masivas se quedan sin combustible y colapsan para crear nuevos agujeros negros. Otros suceden cuando dos estrellas de neutrones, restos superdensos de explosiones estelares, se fusionanAmbos tipos de eventos cataclísmicos crean chorros de partículas que se mueven cerca de la velocidad de la luz. Los rayos gamma se producen en colisiones de material de movimiento rápido dentro de los chorros y cuando los chorros interactúan con el entorno alrededor de la estrella.
Los astrónomos pueden distinguir las dos clases de GRB por la duración de sus rayos gamma de baja energía. Las explosiones cortas de las fusiones de estrellas de neutrones duran menos de 2 segundos, mientras que las explosiones largas generalmente duran un minuto o más. El nuevo catálogo, que incluye 17ráfagas cortas y 169 largas, describe 186 eventos vistos por el Telescopio de área grande LAT de Fermi en los últimos 10 años.
Fermi observa estas poderosas explosiones usando dos instrumentos. El LAT ve aproximadamente una quinta parte del cielo en cualquier momento y registra rayos gamma con energías superiores a 30 millones de electronvoltios MeV, millones de veces la energía de la luz visible.El Monitor de ráfaga de rayos gamma GBM ve todo el cielo que no está bloqueado por la Tierra y detecta una emisión de baja energía. En total, el GBM ha detectado más de 2,300 GRB hasta ahora.
A continuación se muestra una muestra de cinco eventos récord e intrigantes del catálogo LAT que han ayudado a los científicos a aprender más sobre los GRB.
1. GRB 081102B
El breve estallido 081102B, que ocurrió en la constelación de Boötes el 2 de noviembre de 2008, es el GRB más breve detectado por LAT, que dura solo una décima de segundo. Aunque este estallido apareció en el primer año de observaciones de Fermi, no fueNo se incluye en una versión anterior de la colección publicada en 2013.
"El primer catálogo LAT solo identificó 35 GRB", dijo Bissaldi. "Gracias a las técnicas mejoradas de análisis de datos, pudimos confirmar algunas de las observaciones marginales en esa muestra, así como identificar cinco veces más ráfagas para el nuevocatalogar."
2. GRB 160623A
Explosión de larga duración 160623A, vista el 23 de junio de 2016, en la constelación Cygnus, siguió brillando durante casi 10 horas a energías LAT, la explosión más larga en el catálogo. Pero a las energías más bajas registradas por el instrumento GBM de Fermi,se detectó durante solo 107 segundos. Esta marcada diferencia entre los instrumentos confirma una tendencia insinuada en el primer catálogo LAT. Tanto para ráfagas largas como cortas, la emisión de rayos gamma de alta energía dura más que la emisión de baja energía y ocurre más tarde.
3. GRB 130427A
El rayo gamma individual de más alta energía detectado por el LAT de Fermi alcanzó 94 mil millones de electronvoltios GeV y viajó 3,8 mil millones de años luz desde la constelación de Leo. Fue emitido por 130427A, que también tiene el récord de la mayoría de los rayos gamma -- 17 - con energías superiores a 10 GeV.
Un modelo popular propuso que las partículas cargadas en el chorro, que se mueven a casi la velocidad de la luz, encuentran una onda de choque y cambian de dirección repentinamente, emitiendo rayos gamma como resultado. Pero este modelo no puede explicar la luz que establece el récordde esta explosión, obligando a los científicos a repensar sus teorías.
Los hallazgos originales en 130427A muestran que el instrumento LAT rastreó sus emisiones durante el doble del tiempo indicado en el catálogo. Debido al gran tamaño de la muestra, el equipo adoptó el mismo análisis estandarizado para todos los GRB, lo que resultó en números ligeramente diferentes a los reportadosen el estudio anterior
4. GRB 080916C
El GRB más alejado conocido ocurrió a 12,2 mil millones de años luz de distancia en la constelación de Carina. Llamado 080916C, los investigadores calculan que la explosión contenía el poder de 9,000 supernovas.
Los telescopios pueden observar GRB a estas grandes distancias porque son muy brillantes, pero determinar su distancia exacta es difícil. Las distancias solo se conocen para 34 de los 186 eventos en el nuevo catálogo.
5. GRB 090510
La distancia conocida a 090510 ayudó a probar la teoría de Einstein de que el tejido del espacio-tiempo es suave y continuo. Fermi detectó un rayo gamma de alta y baja energía en casi el mismo instante. Habiendo recorrido la misma distancia en elEn la misma cantidad de tiempo, mostraron que toda la luz, sin importar su energía, se mueve a la misma velocidad a través del vacío del espacio.
"La emisión total de rayos gamma de 090510 duró menos de 3 minutos, sin embargo, nos permitió investigar esta pregunta fundamental sobre la física de nuestro cosmos", dijo Omodei. "Los GRB son realmente uno de los eventos astronómicos más espectaculares quesomos testigos "
¿Qué falta?
GRB 170817A marcó la primera vez que se detectaron luz y ondas en el espacio-tiempo, llamadas ondas gravitacionales, a partir de la fusión de dos estrellas de neutrones. El evento fue capturado por el Observatorio de ondas gravitacionales del interferómetro láser LIGO, el interferómetro Virgo y el fermi de FermiInstrumento GBM, pero el LAT no lo observó porque el instrumento se apagó cuando la nave espacial pasó a través de una región de la órbita de Fermi donde la actividad de las partículas es alta.
"Ahora que LIGO y Virgo han comenzado otro período de observación, la comunidad astrofísica estará atenta a más eventos conjuntos de ondas gravitacionales y GRB", dijo Judy Racusin, coautora y científica adjunta del proyecto Fermi en el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA.en Greenbelt, Maryland. "Este catálogo fue un esfuerzo monumental en equipo, y el resultado nos ayuda a conocer la población de estos eventos y nos prepara para profundizar en futuros hallazgos innovadores".
El telescopio espacial de rayos gamma Fermi es una asociación de astrofísica y física de partículas administrada por el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland. Fermi se desarrolló en colaboración con el Departamento de Energía de EE. UU., Con importantes contribuciones de instituciones académicas y socios en Francia, Alemania, Italia, Japón, Suecia y Estados Unidos.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por NASA / Centro de vuelo espacial Goddard . Original escrito por Jeanette Kazmierczak. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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