La nueva kilonova hace que los astrónomos reconsideren lo que sabemos sobre los estallidos de rayos gamma

Agrandar / Representación artística de GRB 211211A. El estallido de rayos gamma y kilonova se puede ver a la derecha. Aaron M. Geller/Northwestern/CIERA Hace un año, los astrónomos descubrieron un fuerte estallido de rayos gamma (GRB) que duró casi dos minutos, denominado GRB 211211A. Ahora, este evento inusual pone patas arriba la antigua suposición de que los GRB más largos son la firma característica de una estrella masiva que se convierte en supernova. En cambio, dos equipos independientes de científicos identificaron la fuente como la llamada «kilonova» provocada por la fusión de dos estrellas de neutrones, según un nuevo artículo publicado en la revista Nature. Dado que se pensaba que las fusiones de estrellas de neutrones producían solo GRB cortos, el descubrimiento de un evento híbrido que involucra una kilonova y un GBR largo es bastante sorprendente. «Este descubrimiento rompe con nuestra noción estándar de los estallidos de rayos gamma», dijo la coautora Eve Chase, estudiante de postdoctorado en el Laboratorio Nacional de Los Álamos. «Ya no podemos asumir que todos los estallidos de corta duración son de fusiones de estrellas de neutrones, mientras que los estallidos de larga duración son de supernovas. Ahora sabemos que los estallidos de rayos gamma son mucho más difíciles de clasificar. Este descubrimiento lleva nuestra comprensión de los estallidos de rayos gamma al límite”. Como informamos anteriormente, los estallidos de rayos gamma son explosiones extremadamente energéticas en galaxias distantes, que duran desde meros milisegundos hasta varias horas. Los primeros estallidos de rayos gamma se observaron a fines de la década de 1960 gracias al lanzamiento estadounidense de los satélites Vela. Deberían detectar firmas reveladoras de rayos gamma de pruebas de armas nucleares bajo el Tratado de Prohibición de Pruebas Nucleares de 1963 con la Unión Soviética. Estados Unidos temía que los soviéticos realizaran pruebas nucleares secretas, violando así el tratado. En julio de 1967, dos de estos satélites captaron un estallido de rayos gamma que claramente no era una firma de prueba de armas nucleares. Hace solo unos meses, varios detectores basados ​​en el espacio detectaron un poderoso estallido de rayos gamma que cruzaba nuestro sistema solar, lo que envió a los astrónomos de todo el mundo a dirigir sus telescopios hacia esa parte del cielo para recopilar datos importantes sobre el evento y su resplandor. Apodado GRB 221009A, fue el estallido de rayos gamma más poderoso registrado y probablemente podría ser el «grito de nacimiento» de un nuevo agujero negro. Hay dos tipos de estallidos de rayos gamma: cortos y largos. Los GRB clásicos de corta duración duran menos de dos segundos y anteriormente se pensaba que surgían solo de la fusión de dos objetos ultradensos, como los binarios de neutrones, que producían una kilonova acompañante. Los GRB largos pueden durar desde unos pocos minutos hasta varias horas y se cree que ocurren cuando una estrella masiva se convierte en supernova.
Agrandar / Superpuesta a una imagen capturada por el Telescopio Espacial Hubble, esta imagen de Gemini Norte muestra el revelador resplandor del infrarrojo cercano de una kilonova generada por un largo GRB. Observatorio Internacional Gemini/NOIRLab/NSF/AURA/NASA/ESA astrónomos en los telescopios Fermi y Swift detectaron simultáneamente este último estallido de rayos gamma en diciembre pasado y señalaron la ubicación en la constelación de Bootes. Esta rápida identificación permitió que otros telescopios de todo el mundo dirigieran su atención a este sector y captaran la kilonova en sus primeras etapas. Y para un estallido de rayos gamma, estuvo notablemente cerca: a unos 1.000 millones de años luz de la Tierra, en comparación con unos 6.000 millones de años para el estallido de rayos gamma medio detectado hasta ahora. (La luz del GRB más distante jamás registrado viajó unos 13 mil millones de años). «Nunca habíamos visto algo así antes», dijo la coautora Simone Dichiara, astrónoma de Penn State y miembro del equipo de Swift. «Sabíamos que no estaba asociado con una supernova, la muerte de una estrella masiva, porque estaba demasiado cerca. Era una señal óptica muy diferente que asociamos con una kilonova, la explosión provocada por la colisión de estrellas de neutrones”. Cuando dos binarias de neutrones comienzan a orbitar en su espiral de muerte, emiten poderosas ondas gravitacionales y se despojan mutuamente de materia rica en neutrones. Luego, las estrellas chocan y se fusionan, creando una nube de escombros calientes que brilla con luz de múltiples longitudes de onda. Son los desechos ricos en neutrones los que los astrónomos creen que producen la luz visible e infrarroja de una kilonova: el resplandor es más brillante en el infrarrojo que en el espectro visible, una firma característica de tal evento, que se origina en elementos pesados ​​en la eyección que bloquea el visible. luz pero deja pasar los infrarrojos.
Agrandar / Cuando las estrellas de neutrones se fusionan, pueden producir eyecciones radiactivas que generan una señal de kilonova. Resultó que un estallido de rayos gamma observado recientemente señaló un evento híbrido no descubierto previamente que involucraba una kilonova. Dreamstime es esta firma la que reveló el análisis posterior de GRB211211A. Y dado que la descomposición posterior de una fusión de estrellas de neutrones produce elementos pesados ​​como el oro y el platino, los astrónomos ahora tienen un nuevo medio para estudiar cómo se forman estos elementos pesados ​​en nuestro universo. Hace unos años, el difunto astrofísico Neil Gehrels sugirió que las fusiones de estrellas de neutrones podrían producir estallidos prolongados de rayos gamma. Parece apropiado que el Observatorio Swift de la NASA, que lleva su nombre, desempeñó un papel clave en el descubrimiento de GRB 211211A y la primera evidencia directa de esta asociación. «Este descubrimiento es un claro recordatorio de que el universo nunca se explora por completo», dijo la coautora Jillian Ratinejad, Ph.D. Estudiante en la Universidad del Noroeste. «Los astrónomos a menudo dan por sentado que los orígenes de los GRB se pueden identificar por la longitud de los GRB, pero este descubrimiento nos dice que hay mucho más por entender sobre estos asombrosos eventos». DOI: Nature, 2022. 10.1038/ s41550-022 -01819-4 (Acerca de los DOI).