Hace mucho tiempo y en todo el universo, una enorme explosión de rayos gamma desencadenó más energía en medio segundo de la que producirá el sol durante toda su vida útil de 10 mil millones de años.
Después de examinar la explosión increíblemente brillante con longitudes de onda ópticas, de rayos X, infrarrojo cercano y de radio, un equipo de astrofísica dirigido por la Universidad Northwestern cree que pudo detectar el nacimiento de una magnetar.
Los investigadores creen que la magnetar se formó por la fusión de dos estrellas de neutrones, algo que nunca antes se había observado. La fusión resultó en una kilonova brillante, la más brillante jamás vista, cuya luz finalmente llegó a la Tierra el 22 de mayo de 2020. La luz primerovino como una ráfaga de rayos gamma, llamada ráfaga corta de rayos gamma.
"Cuando dos estrellas de neutrones se fusionan, el resultado predicho más común es que forman una estrella de neutrones pesada que colapsa en un agujero negro en milisegundos o menos", dijo Wen-fai Fong de Northwestern, quien dirigió el estudio. "Nuestro estudio muestraque es posible que, para este breve estallido de rayos gamma en particular, el objeto pesado sobreviviera. En lugar de colapsar en un agujero negro, se convirtió en un magnetar: una estrella de neutrones que gira rápidamente y que tiene grandes campos magnéticos, descargando energía en su entorno ycreando el resplandor muy brillante que vemos ".
La investigación ha sido aceptada por El diario astrofísico y se publicará en línea a finales de este año.
Fong es profesor asistente de física y astronomía en la Facultad de Artes y Ciencias Weinberg de Northwestern y miembro de CIERA Centro de Exploración e Investigación Interdisciplinaria en Astrofísica. La investigación involucró a dos estudiantes universitarios, tres estudiantes graduados y tres becarios postdoctorales de Fong'slaboratorio.
'Hubo un fenómeno nuevo'
Después de que el Observatorio Swift Neil Gehrels de la NASA detectara la luz por primera vez, los científicos rápidamente reclutaron otros telescopios, incluido el Telescopio Espacial Hubble de la NASA, el Very Large Array, el Observatorio WM Keck y la red del Telescopio Global del Observatorio Las Cumbres, para estudiar lasecuelas de la explosión y su galaxia anfitriona.
El equipo de Fong se dio cuenta rápidamente de que algo no cuadraba.
En comparación con las observaciones de radio y rayos X, la emisión del infrarrojo cercano detectada con el Hubble fue demasiado brillante. De hecho, fue 10 veces más brillante de lo previsto.
"A medida que llegaban los datos, estábamos formando una imagen del mecanismo que producía la luz que estábamos viendo", dijo el co-investigador del estudio, Tanmoy Laskar de la Universidad de Bath en el Reino Unido.obtuvimos las observaciones del Hubble, tuvimos que cambiar completamente nuestro proceso de pensamiento, porque la información que agregó Hubble nos hizo darnos cuenta de que teníamos que descartar nuestro pensamiento convencional y que había un fenómeno nuevo. Luego tuvimos que averiguar qué era esodestinado a la física detrás de estas explosiones extremadamente enérgicas ".
monstruo magnético
Fong y su equipo han discutido varias posibilidades para explicar el brillo inusual, conocido como un estallido corto de rayos gamma, que vio Hubble. Los investigadores creen que los estallidos cortos son causados por la fusión de dos estrellas de neutrones, objetos extremadamente densos alrededor delmasa del sol comprimida en el volumen de una gran ciudad como Chicago. Si bien la mayoría de las explosiones cortas de rayos gamma probablemente resulten en un agujero negro, las dos estrellas de neutrones que se fusionaron en este caso pueden haberse combinado para formar una magnetar, una estrella de neutrones supermasivacon un campo magnético muy potente.
"Básicamente tienes estas líneas de campo magnético que están ancladas a la estrella que se mueven alrededor de 1000 veces por segundo, y esto produce un viento magnetizado", explicó Laskar. "Estas líneas de campo giratorio extraen la energía rotacional del neutrónestrella formada en la fusión, y deposita esa energía en la eyección de la explosión, haciendo que el material brille aún más. "
"Sabemos que los magnetares existen porque los vemos en nuestra galaxia", dijo Fong. "Creemos que la mayoría de ellos se forman en la muerte explosiva de estrellas masivas, dejando atrás estas estrellas de neutrones altamente magnetizadas. Sin embargo, es posible queuna pequeña fracción se forma en las fusiones de estrellas de neutrones. Nunca antes habíamos visto evidencia de eso, y mucho menos en la luz infrarroja, lo que hace que este descubrimiento sea especial ".
kilonova extrañamente brillante
Se espera que las kilonovas, que suelen ser 1.000 veces más brillantes que una nova clásica, acompañen a breves estallidos de rayos gamma. Único en la fusión de dos objetos compactos, las kilonovas brillan por la desintegración radiactiva de elementos pesados expulsados durante la fusión, produciendo el codiciadoelementos como el oro y el uranio.
"Hasta la fecha solo tenemos una kilonova confirmada y bien muestreada", dijo Jillian Rastinejad, coautora del artículo y estudiante de posgrado en el laboratorio de Fong. "Por lo que es especialmente emocionante encontrar una nueva kilonova potencial que parezca tandiferente. Este descubrimiento nos dio la oportunidad de explorar la diversidad de kilonovas y sus objetos remanentes ".
Si el brillo inesperado visto por Hubble provino de una magnetar que depositó energía en el material de la kilonova, entonces, dentro de unos años, el material expulsado por la explosión producirá luz que se mostrará en longitudes de onda de radio. Las observaciones de radio de seguimiento puedenfinalmente probar que se trataba de un magnetar, lo que lleva a una explicación del origen de tales objetos.
"Ahora que tenemos una kilonova candidata muy brillante", dijo Rastinejad, "estoy emocionado por las nuevas sorpresas que las explosiones cortas de rayos gamma y las fusiones de estrellas de neutrones nos deparan en el futuro".
El estudio fue apoyado por la National Science Foundation números de premio AST-1814782 y AST-1909358 y la NASA número de programa 15964.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad Northwestern . Original escrito por Amanda Morris. Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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