El seguimiento rápido del resplandor óptico posterior de uno de los estallidos de rayos gamma cortos confirmados más distantes SGRB, que se cree que es la fusión de dos estrellas de neutrones, está arrojando nueva luz sobre estos enigmáticos objetos. Las observaciones, realizadas porEl Observatorio Internacional de Géminis, un Programa del NOIRLab de NSF, confirmó la distancia del objeto y lo colocó directamente en la época del mediodía cósmico, cuando el Universo estaba en sus "años de adolescencia" y rápidamente formaba estrellas. La aparición de un SGRB tan temprano enla historia del Universo podría alterar las teorías sobre su origen, en particular, cuánto tiempo lleva fusionar dos estrellas de neutrones para producir estos eventos poderosos. Los SGRB localizados con precisión son raros, por lo general solo se detectan 7-8 por año, y este es elSGRB de alta confianza más distante con detección óptica de resplandor posterior.
Los investigadores han utilizado el telescopio Gemini North de 8.1 metros para medir el resplandor óptico de una de las ráfagas de rayos gamma cortos SGRB más distantes jamás estudiadas. Se cree que es el resultado de la fusión de dos estrellas de neutrones, los SGRB son eventos cataclísmicos queson casi insondables en términos de sus propiedades básicas, emitiendo enormes cantidades de energía en aproximadamente un segundo [1]. Las observaciones de Géminis de un nuevo y distante SGRB ahora sugieren que este proceso podría ocurrir sorprendentemente rápido para algunos sistemas, con sistemas estelares binarios masivossobreviviendo explosiones de supernovas para convertirse en binarios de estrellas de neutrones, y los binarios luego se unen en espiral en menos de mil millones de años para crear un SGRB. La investigación se publicará en él Letras del diario astrofísico .
Este objeto, llamado GRB181123B porque fue la segunda explosión descubierta el 23 de noviembre de 2018, la noche de Acción de Gracias, fue inicialmente detectado por el Observatorio Neil Gehrels Swift de la NASA. Cuando la alerta de un evento del satélite Swift se transmitió en todo el mundo,varios telescopios entrenaron su visión sobre él. En cuestión de horas, un equipo de la Universidad Northwestern utilizó el Espectrógrafo de Objetos Múltiples Gemini GMOS, que también es un generador de imágenes, en el telescopio Gemini North en Maunakea en Hawai para registrar el muy tenue resplandor.del objeto
"Aprovechamos las capacidades únicas de respuesta rápida y la exquisita sensibilidad de Gemini North y su generador de imágenes GMOS para obtener observaciones profundas de la explosión pocas horas después de su descubrimiento", dijo Kerry Paterson, del Centro de Exploración e Investigación Interdisciplinaria en AstrofísicaCIERA en la Northwestern University, EE. UU., Que dirigió el equipo de investigación: "Las imágenes de Gemini eran muy nítidas y nos permitieron identificar la ubicación de una galaxia específica".
"Este es un maravilloso ejemplo de astronomía en el dominio del tiempo, que implica un seguimiento extremadamente rápido de un evento que evoluciona rápidamente", dijo Hans Krimm, de la Fundación Nacional de Ciencias de EE. UU. "La respuesta rápida de Géminis fue crítica para detectar este evento rápidamente, ylos datos ópticos e infrarrojos se suman a la emoción de la astronomía multi-mensajera, donde las observaciones de luz, ondas gravitacionales, neutrinos y rayos cósmicos se unen para contar una historia convincente ".
Junto con las observaciones de Gemini, el equipo realizó observaciones de seguimiento utilizando el Observatorio WM Keck en Hawai'i y el Telescopio de Espejos Múltiples MMT, ubicado en el Observatorio Fred Lawrence Whipple en Mount Hopkins en Arizona. Luego, los investigadoresutilizó la cámara infrarroja y el espectrógrafo Gemini South, FLAMINGOS-2, en Chile para obtener un espectro de la galaxia anfitriona para precisar la distancia del SGRB. El objeto se encontró a unos 10 mil millones de años luz de distancia, lo que lo convierte en el segundo más distanteSGRB confirmado, y el SGRB de alta confianza más distante con detección óptica de resplandor posterior [2]. En comparación con las detecciones de ondas gravitacionales de la fusión de estrellas de neutrones en el Universo muy cercano, los SGRB son análogos distantes.
"La identificación de ciertos patrones en el espectro, junto con los colores de la galaxia de los tres observatorios, nos permitió limitar con precisión la distancia y solidificarla como uno de los SGRB más distantes hasta la fecha en 16 años de operaciones de Swift,"dijo Paterson.
El seguimiento rápido del descubrimiento de la explosión de Swift fue esencial. Muchos SGRB no se pueden observar con un telescopio a tiempo para captar la luz óptica. La luz del resplandor posterior se desvanece rápidamente y puede tomar un tiempo correspondientemente largo para un gran tiempo,telescopio sensible para interrumpir su plan de observación normal y moverse al nuevo objetivo para comenzar sus observaciones de seguimiento.
Una vez que se realizó la detección óptica del SGRB con Gemini, y se identificó su galaxia anfitriona, el equipo pudo determinar las propiedades clave de la población estelar madre dentro de la galaxia que produjo el SGRB.
"Realizar 'análisis forense' para comprender el entorno local de los SGRB y el aspecto de sus galaxias locales puede decirnos mucho sobre la física subyacente de estos sistemas, como la forma en que se forman los progenitores de SGRB y el tiempo que tardan en fusionarse,"dijo Wen-fai Fong de la Universidad Northwestern y coautor del estudio." Ciertamente no esperábamos descubrir un SGRB extremadamente distante, ya que son muy raros y débiles, ¡pero nos sorprendió gratamente! Esto nos motiva a seguir adelante.todo lo que podamos "
La mayoría de los 43 SGRB de alta confianza utilizados en el estudio que han medido sus distancias hasta la fecha se han encontrado más cerca de casa. Los SGRB distantes ofrecen una forma única de estudiar los mismos tipos de eventos cuando el Universo era mucho más joven:- un período ocupado en el Universo cuando las estrellas se formaban rápidamente y las galaxias crecían rápidamente [3]. La adición de otro SGRB muy distante a la población podría cambiar la comprensión de los astrónomos de estos eventos, en particular, cuánto tiempo toma dos neutronesestrellas para fusionarse, y el índice de fusiones de estrellas de neutrones durante esta época de la historia del Universo. "Encontrar un SGRB tan temprano en la historia del Universo sugiere que al menos algunos pares de estrellas de neutrones podrían unirse relativamente rápido", según Fong.
"Con los recursos telescópicos adecuados y las instalaciones de seguimiento dedicadas, como el Observatorio Gemini, podemos abrir una nueva era de descubrimiento de SGRB distantes, motivando más estudios de seguimiento de eventos pasados y un seguimiento igualmente intenso del futurounos ", dijo Paterson.
Notas
[1] A pesar de su naturaleza espectacular, la ruta de formación hacia un SGRB es desconocida. Los astrónomos creen que probablemente se formaron a partir de un par de estrellas masivas que nacieron juntas y "mueren" juntas como estrellas de neutrones antes de fusionarse.
[2] El desplazamiento al rojo medido es z = 1.754.
[3] Esta era es análoga a la adolescencia del Universo: están sucediendo muchas cosas, todo es un poco desordenado y las galaxias están creciendo rápidamente y no se han establecido en la madurez de sus últimos años.
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