El capítulo final de la detección histórica de la poderosa fusión de dos estrellas de neutrones en 2017 se ha escrito oficialmente. Después de que el estallido extremadamente brillante finalmente se desvaneció en negro, un equipo internacional dirigido por la Universidad Northwestern construyó minuciosamente su resplandor - el último bitdel ciclo de vida del famoso evento.
La imagen resultante no solo es la imagen más profunda del resplandor de la colisión de la estrella de neutrones hasta la fecha, sino que también revela secretos sobre los orígenes de la fusión, el chorro que creó y la naturaleza de los estallidos de rayos gamma más cortos.
"Esta es la exposición más profunda que hemos tenido de este evento en luz visible", dijo Wen-fai Fong de Northwestern, quien dirigió la investigación. "Cuanto más profunda es la imagen, más información podemos obtener".
El estudio se publicará este mes en Las letras del diario astrofísico . Fong es profesor asistente de física y astronomía en el Colegio de Artes y Ciencias Weinberg de Northwestern y miembro del CIERA Centro de Exploración e Investigación Interdisciplinaria en Astrofísica, un centro de investigación dotado en Northwestern enfocado en avanzar estudios con énfasis enconexiones interdisciplinarias.
Muchos científicos consideran la fusión de estrellas de neutrones de 2017, denominada GW170817, como el descubrimiento más importante de LIGO Observatorio de ondas gravitacionales con interferómetro láser hasta la fecha. Fue la primera vez que los astrofísicos capturaron dos estrellas de neutrones que colisionaron. Detectadas en ondas gravitacionales yluz electromagnética, también fue la primera observación multi-mensajera entre estas dos formas de radiación.
La luz de GW170817 se detectó, en parte, porque estaba cerca, por lo que era muy brillante y relativamente fácil de encontrar. Cuando las estrellas de neutrones colisionaron, emitieron una kilonova, una luz 1000 veces más brillante que una nova clásica, resultante de laformación de elementos pesados después de la fusión, pero fue exactamente este brillo el que hizo que su resplandor posterior, formado a partir de un chorro que viajaba cerca de la velocidad de la luz, golpeando el entorno, fuera tan difícil de medir
"Para que podamos ver el resplandor crepuscular, la kilonova tuvo que moverse fuera del camino", dijo Fong. "Seguramente, unos 100 días después de la fusión, la kilonova se desvaneció en el olvido, y el resplandor creció. El resplandor crepuscular".fue tan débil, sin embargo, dejándolo a los telescopios más sensibles para capturarlo "
Hubble al rescate
A partir de diciembre de 2017, el telescopio espacial Hubble de la NASA detectó el resplandor de la luz visible de la fusión y volvió a visitar la ubicación de la fusión 10 veces más en el transcurso de un año y medio.
A fines de marzo de 2019, el equipo de Fong utilizó el Hubble para obtener la imagen final y la observación más profunda hasta la fecha. En el transcurso de siete horas y media, el telescopio grabó una imagen del cielo desde dondeSe produjo una colisión de estrella de neutrones. La imagen resultante mostró, 584 días después de la fusión de la estrella de neutrones, que la luz visible que emanaba de la fusión finalmente desapareció.
A continuación, el equipo de Fong necesitaba eliminar el brillo de la galaxia circundante, para aislar el resplandor extremadamente tenue del evento.
"Para medir con precisión la luz del resplandor crepuscular, hay que quitar toda la otra luz", dijo Peter Blanchard, becario postdoctoral en CIERA y el segundo autor del estudio. "El mayor culpable es la contaminación lumínica de la galaxia, quees extremadamente complicado en estructura "
Fong, Blanchard y sus colaboradores abordaron el desafío utilizando las 10 imágenes, en las que la kilonova desapareció y el resplandor permaneció, así como la imagen final y profunda del Hubble sin rastros de la colisión. El equipo superpuso su imagen profunda del Hubble encada una de las 10 imágenes de resplandor posterior. Luego, utilizando un algoritmo, sustrajeron meticulosamente, píxel por píxel, toda la luz de la imagen del Hubble de las imágenes de resplandor posterior anteriores.
El resultado: una serie temporal final de imágenes, que muestra el tenue resplandor posterior sin contaminación lumínica de la galaxia de fondo. Completamente alineado con las predicciones del modelo, es la serie temporal de imágenes más precisa del resplandor posterior de luz visible del GW170817 producido hasta la fecha.
"La evolución del brillo coincide perfectamente con nuestros modelos teóricos de chorros", dijo Fong. "También concuerda perfectamente con lo que nos dicen la radio y los rayos X".
Información de iluminación
Con la imagen del espacio profundo del Hubble, Fong y sus colaboradores obtuvieron nuevas ideas sobre la galaxia de origen de GW170817. Quizás lo más sorprendente fue que notaron que el área alrededor de la fusión no estaba densamente poblada con cúmulos estelares.
"Estudios anteriores han sugerido que los pares de estrellas de neutrones pueden formarse y fusionarse dentro del ambiente denso de un cúmulo globular", dijo Fong. "Nuestras observaciones muestran que definitivamente no es el caso para esta fusión de estrellas de neutrones".
Según la nueva imagen, Fong también cree que las explosiones cósmicas distantes conocidas como explosiones de rayos gamma cortos son en realidad fusiones de estrellas de neutrones, solo vistas desde un ángulo diferente. Ambas producen chorros relativistas, que son como una manguera de fuego de material queviaja cerca de la velocidad de la luz. Los astrofísicos suelen ver chorros de explosiones de rayos gamma cuando apuntan directamente, como mirar directamente a la manguera de incendios. Pero GW170817 fue visto desde un ángulo de 30 grados, que nunca antes se había hecho en la longitud de onda óptica.
"GW170817 es la primera vez que hemos podido ver el jet 'fuera del eje'", dijo Fong. "La nueva serie temporal indica que la diferencia principal entre GW170817 y las ráfagas distantes de rayos gamma cortos es el ángulo de visión"
El estudio fue apoyado principalmente por la National Science Foundation números de premio AST-1814782 y AST-1909358 y la NASA números de premio HST-GO-15606.001-A y SAO-G09-20058A.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad del Noroeste . Original escrito por Amanda Morris. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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