El 15 de abril de 2020, un breve estallido de luz de alta energía barrió el sistema solar, activando instrumentos en varias naves espaciales europeas y de la NASA. Ahora, varios equipos científicos internacionales concluyen que la explosión provino de un remanente estelar supermagnetizado conocido comomagnetar ubicado en una galaxia vecina.
Este hallazgo confirma las sospechas de que algunos estallidos de rayos gamma GRB, erupciones cósmicas detectadas en el cielo casi a diario, son de hecho llamaradas poderosas de magnetares relativamente cerca de casa.
"Esto siempre se ha considerado una posibilidad, y varios GRB observados desde 2005 han proporcionado pruebas tentadoras", dijo Kevin Hurley, investigador espacial sénior del Laboratorio de Ciencias Espaciales de la Universidad de California, Berkeley, que se unió a varios científicos paradiscuten el estallido en la reunión virtual 237 de la Sociedad Astronómica Estadounidense. "El evento del 15 de abril cambia las reglas del juego porque descubrimos que el estallido casi con certeza se encuentra dentro del disco de la galaxia cercana NGC 253".
El 13 de enero se publicaron en las revistas artículos que analizan diferentes aspectos del evento y sus implicaciones Naturaleza y Astronomía de la naturaleza .
Los GRB, las explosiones más poderosas del cosmos, se pueden detectar en miles de millones de años luz. Aquellos que duran menos de dos segundos, llamados GRB cortos, ocurren cuando un par de estrellas de neutrones en órbita, tanto los restos aplastados de explotadosestrellas - en espiral entre sí y se fusionan.Los astrónomos confirmaron este escenario para al menos algunos GRB cortos en 2017, cuando una explosión siguió a la llegada de ondas gravitacionales - ondas en el espacio-tiempo - producidas cuando las estrellas de neutrones fusionaron 130 millones de luz-años de distancia.
Los magnetares son estrellas de neutrones con los campos magnéticos más intensos conocidos, con hasta mil veces la intensidad de las estrellas de neutrones típicas y hasta 10 billones de veces la fuerza de un imán de refrigerador. Las perturbaciones modestas del campo magnético pueden provocar la erupción de magnetarescon ráfagas esporádicas de rayos X durante semanas o más.
En raras ocasiones, los magnetares producen enormes erupciones llamadas llamaradas gigantes que producen rayos gamma, la forma de luz de mayor energía.
La mayoría de los 29 magnetares ahora catalogados en nuestra Vía Láctea exhiben actividad ocasional de rayos X, pero solo dos han producido llamaradas gigantes. El evento más reciente, detectado el 27 de diciembre de 2004, produjo cambios mensurables en la atmósfera superior de la Tierra a pesar deen erupción de una magnetar ubicada a unos 28.000 años luz de distancia.
Poco antes de las 4:42 am EDT del 15 de abril de 2020, una breve y poderosa ráfaga de rayos X y rayos gamma pasó por Marte, lo que provocó el detector de neutrones de alta energía ruso a bordo de la nave espacial Mars Odyssey de la NASA, que ha estado orbitando la Red.Planeta desde 2001. Aproximadamente 6,6 minutos más tarde, la explosión activó el instrumento ruso Konus a bordo del satélite Wind de la NASA, que orbita un punto entre la Tierra y el Sol ubicado a unas 930.000 millas 1,5 millones de kilómetros de distancia. Después de otros 4,5 segundos, la radiación pasó a la Tierra., que activa instrumentos en el Telescopio Espacial de Rayos Gamma Fermi de la NASA, así como en el satélite INTEGRAL de la Agencia Espacial Europea y el Monitor de Interacciones Atmosfera-Espacio ASIM a bordo de la Estación Espacial Internacional.
La erupción ocurrió más allá del campo de visión del Telescopio Burst Alert BAT en el Observatorio Neil Gehrels Swift de la NASA, por lo que su computadora a bordo no alertó a los astrónomos en tierra. Sin embargo, gracias a una nueva capacidad llamada Gamma-ray UrgentArchiver for Novel Opportunities GUANO, el equipo de Swift puede transmitir datos BAT cuando otros satélites se disparan en una ráfaga. El análisis de estos datos proporcionó información adicional sobre el evento.
El pulso de radiación duró solo 140 milisegundos, tan rápido como un abrir y cerrar de ojos o un chasquido de dedo.
Las misiones Fermi, Swift, Wind, Mars Odyssey e INTEGRAL participan en un sistema de localización GRB llamado InterPlanetary Network IPN. Ahora financiado por el proyecto Fermi, el IPN ha operado desde finales de la década de 1970 utilizando diferentes naves espaciales ubicadas en todoEl sistema solar. Debido a que la señal llegó a cada detector en diferentes momentos, cualquier par de ellos puede ayudar a reducir la ubicación de una explosión en el cielo. Cuanto mayores sean las distancias entre las naves espaciales, mejor será la precisión de la técnica
El IPN colocó el estallido del 15 de abril, llamado GRB 200415A, directamente en la región central de NGC 253, una galaxia espiral brillante ubicada a unos 11,4 millones de años luz de distancia en la constelación del Escultor. Esta es la posición del cielo más precisa hasta ahora determinada parauna magnetar ubicada más allá de la Gran Nube de Magallanes, un satélite de nuestra galaxia y anfitrión de una llamarada gigante en 1979, la primera detectada.
Las bengalas gigantes de los magnetares en la Vía Láctea y sus satélites evolucionan de una manera distinta, con un rápido aumento al brillo máximo seguido de una cola más gradual de emisión fluctuante. Estas variaciones son el resultado de la rotación del magnetar, que repetidamente trae la ubicación de la bengaladentro y fuera de la vista de la Tierra, como un faro.
Observar esta cola fluctuante es una evidencia concluyente de una llamarada gigante. Sin embargo, vista desde millones de años luz de distancia, esta emisión es demasiado tenue para detectarla con los instrumentos actuales. Debido a que faltan estas firmas, las llamaradas gigantes en nuestro vecindario galáctico pueden serdisfrazados de GRB de tipo fusión mucho más distantes y poderosos.
Un análisis detallado de los datos del Monitor de ráfagas de rayos gamma de Fermi GBM y el BAT de Swift proporciona una fuerte evidencia de que el evento del 15 de abril fue diferente a cualquier ráfaga asociada con fusiones, señaló Oliver Roberts, científico asociado de la Asociación de Investigaciones Espaciales de Universidades.Technology Institute en Huntsville, Alabama, quien dirigió el estudio.
En particular, esta fue la primera erupción gigante conocida desde el lanzamiento de Fermi en 2008, y la capacidad del GBM para resolver cambios en escalas de tiempo de microsegundos resultó crítica. Las observaciones revelan múltiples pulsos, y el primero aparece en solo 77 microsegundos, aproximadamente13 veces la velocidad del flash de una cámara y casi 100 veces más rápido que el aumento de los GRB más rápidos producidos por las fusiones. El GBM también detectó variaciones rápidas en la energía durante el transcurso del destello que nunca antes se habían observado.
"Los destellos gigantes dentro de nuestra galaxia son tan brillantes que abruman nuestros instrumentos, dejándolos aferrados a sus secretos", dijo Roberts. "Por primera vez, GRB 200415A y destellos distantes como este permiten a nuestros instrumentos capturar cada característica yexplora estas poderosas erupciones con una profundidad incomparable ".
Las llamaradas gigantes son poco conocidas, pero los astrónomos piensan que son el resultado de una reordenación repentina del campo magnético. Una posibilidad es que el campo muy por encima de la superficie de la magnetar pueda volverse demasiado retorcido, liberando repentinamente energía a medida que se asienta en un entorno más estable.configuración. Alternativamente, una falla mecánica de la corteza de la magnetar - un terremoto - puede desencadenar la reconfiguración repentina.
Roberts y sus colegas dicen que los datos muestran alguna evidencia de vibraciones sísmicas durante la erupción. Los rayos X de mayor energía registrados por el GBM de Fermi alcanzaron los 3 millones de electronvoltios MeV, o aproximadamente un millón de veces la energía de la luz azul,en sí mismo un récord de llamaradas gigantes. Los investigadores dicen que esta emisión surgió de una nube de electrones y positrones expulsados que se mueven a aproximadamente el 99% de la velocidad de la luz. La corta duración de la emisión y su brillo y energía cambiantes reflejan la rotación de la magnetar, aumentandoy hacia abajo como los faros de un automóvil girando. Roberts lo describe como una mancha opaca la describe como un torpedo de fotones de la franquicia "Star Trek", que se expande y difunde a medida que viaja.
El torpedo también influye en una de las mayores sorpresas del evento. El instrumento principal de Fermi, el Telescopio de área grande LAT, también detectó tres rayos gamma, con energías de 480 MeV, 1.300 millones de electronvoltios GeV y 1.7 GeV -- la luz de mayor energía jamás detectada por una llamarada gigante magnetar. Lo sorprendente es que todos estos rayos gamma aparecieron mucho después de que la llamarada había disminuido en otros instrumentos.
Nicola Omodei, investigadora científica senior de la Universidad de Stanford en California, dirigió el equipo LAT que investiga estos rayos gamma, que llegaron entre 19 segundos y 4,7 minutos después del evento principal. Los científicos concluyen que esta señal probablemente provenga de la llamarada magnetar"Para que el LAT detecte un GRB corto aleatorio en la misma región del cielo y casi al mismo tiempo que el destello, tendríamos que esperar, en promedio, al menos 6 millones de años", explicó.
Una magnetar produce una salida constante de partículas que se mueven rápidamente. A medida que se mueve por el espacio, esta salida penetra, ralentiza y desvía el gas interestelar. El gas se acumula, se calienta y comprime y forma un tipo de onda de choque llamadaun arco de choque.
En el modelo propuesto por el equipo de LAT, el pulso inicial de rayos gamma de la llamarada viaja hacia afuera a la velocidad de la luz, seguido de la nube de materia expulsada, que se mueve casi con la misma rapidez. Después de varios días, ambos llegan a la proachoque. Los rayos gamma pasan. Segundos más tarde, la nube de partículas, ahora expandida en una capa vasta y delgada, choca con el gas acumulado en el arco de choque. Esta interacción crea ondas de choque que aceleran las partículas, produciendo la energía más altarayos gamma después del estallido principal.
La erupción del 15 de abril demuestra que estos eventos constituyen su propia clase de GRB. Eric Burns, profesor asistente de física y astronomía en la Universidad Estatal de Louisiana en Baton Rouge, dirigió un estudio que investiga a otros sospechosos utilizando datos de numerosas misiones. Los hallazgosAparecen en The Astrophysical Journal Letters.Las explosiones cerca de la galaxia M81 en 2005 y la galaxia de Andrómeda M31 en 2007 ya habían sido sugeridas como llamaradas gigantes, y el equipo también identificó una llamarada en M83, también vista en 2007 pero recientemente reportada.Agregue a estos la llamarada gigante de 1979 y las observadas en nuestra Vía Láctea en 1998 y 2004.
"Es una muestra pequeña, pero ahora tenemos una mejor idea de sus verdaderas energías y de hasta dónde podemos detectarlas", dijo Burns. "Un pequeño porcentaje de GRB cortos pueden ser en realidad llamaradas gigantes magnetar.pueden ser los estallidos de alta energía más comunes que hemos detectado hasta mucho más allá de nuestra galaxia, aproximadamente cinco veces más frecuentes que las supernovas ".
Video: http://www.youtube.com/watch?v=x66BEB6pSKM&feature=emb_logo
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Centro de vuelo espacial de la NASA / Goddard . Original escrito por Francis Reddy. Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
Referencias de revistas :
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