Increíble nuevo video captura dos estrellas chocando como nunca antes habíamos visto

Las consecuencias de una colisión épica que involucró al menos una estrella de neutrones se capturaron por primera vez en el rango milimétrico de longitudes de onda de radiofrecuencia.

El resultado es una grabación de un estallido de rayos gamma de corta duración, uno de los más enérgicos jamás observados y uno de los resplandores persistentes más brillantes que jamás hayamos visto. Los datos pueden ayudar a los científicos a aprender más sobre estos eventos extremos y el efecto que tienen en el espacio que los rodea.

Y hay un increíble lapso de tiempo del evento, cuya luz parece haber viajado entre 6 y 9 mil millones de años luz a través del Universo, para ser captada por el Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array (ALMA) en noviembre de 2021.

“Este breve estallido de rayos gamma fue la primera vez que intentamos observar un evento de este tipo con ALMA”, dijo el físico Wen-fai Fong de la Universidad Northwestern.

“Es muy difícil encontrar resplandores posteriores para explosiones cortas, por lo que fue espectacular captar este evento brillando tan intensamente. Después de muchos años de observar estas explosiones, este sorprendente descubrimiento abre una nueva área de estudio, ya que nos motiva a observar muchas más de estos con ALMA y otros conjuntos de telescopios en el futuro”.

Los estallidos de radiación gamma son las explosiones más poderosas conocidas en el Universo. En solo 10 segundos, un estallido de rayos gamma puede emitir más energía que la que emite una estrella como el Sol en 10 mil millones de años.

Y son importantes; como vimos en la primera colisión de estrellas de neutrones jamás observada, es en explosiones como estas que los elementos más pesados ​​que el hierro se forjan y expulsan al Universo. El anillo de oro que llevas en el dedo es producto de una calamidad estelar extrema.

Sabemos que las colisiones de estrellas de neutrones producen un tipo de estallido de rayos gamma conocido como estallido de rayos gamma de corta duración o SGRB. Estos duran solo milisegundos y dejan un resplandor brillante cuando la eyección de la explosión golpea e interactúa con el gas del medio interestelar.

Por lo general, estos SGRB no se observan en longitudes de onda de radio, lo que puede dificultar un poco su interpretación.

“Estas explosiones tienen lugar en galaxias distantes, lo que significa que su luz puede ser bastante débil para nuestros telescopios en la Tierra”, explicó el astrofísico Tanmoy Laskar de la Universidad de Radboud en los Países Bajos.

“Antes de ALMA, los telescopios milimétricos no eran lo suficientemente sensibles para detectar estos resplandores”.

resplandor crepuscular sgrb grabado por alma bodyTimelapse del evento registrado por ALMA. (T. Laskar, S. Dagnello, ALMA [ESO/NAOJ/NRAO])

Debido a que este evento en particular, llamado GRB 211106A, estaba tan lejos, no fue detectable por nuestros instrumentos actuales de astronomía de ondas gravitacionales. Los energéticos rayos X que acompañan a la breve explosión fueron recogidos por el Observatorio Neil Gehrels Swift de la NASA.

Sin embargo, galaxias tan distantes como la anfitriona de GRB 211106A no son detectables en longitudes de onda de rayos X, y el polvo en la región significó que las observaciones ópticas del Hubble no fueron mejores para identificar la fuente.

Por esa razón, los científicos que trabajaron solo con el estallido de rayos X pensaron que la ubicación de la explosión estaba relativamente cerca. Entonces recurrieron a ALMA, la primera vez que se usaban longitudes de onda milimétricas para tratar de observar y contextualizar un evento de explosión de rayos gamma.

“Las observaciones del Hubble revelaron un campo inmutable de galaxias”, dijo Laskar.

“La sensibilidad sin igual de ALMA nos permitió señalar la ubicación del GRB en ese campo con más precisión, y resultó estar en otra galaxia débil, que está más lejos.

“Eso, a su vez, significa que este estallido de rayos gamma de corta duración es incluso más poderoso de lo que pensábamos al principio, lo que lo convierte en uno de los más luminosos y enérgicos registrados”.

Cuando las estrellas de neutrones chocan, el resultado es espectacular: una explosión acompañada de chorros de material que brotan hacia el exterior a un porcentaje significativo de la velocidad de la luz. Si tenemos suerte, esos chorros están orientados de tal manera que uno se dirige más o menos hacia nosotros, de modo que vemos la erupción como un estallido de rayos gamma.

Las observaciones de longitud de onda milimétrica permitieron a los investigadores medir algunas propiedades clave de GRB 211106A; a saber, el ángulo de apertura del chorro, que se puede utilizar para inferir las tasas de SGRB en el Universo, y una medición más precisa de la energía del GRB.

“Las longitudes de onda milimétricas pueden informarnos sobre la densidad del entorno alrededor del GRB”, dijo la astrónoma Genevieve Schroeder de la Universidad Northwestern.

“Y, cuando se combinan con los rayos X, pueden informarnos sobre la verdadera energía de la explosión. Debido a que la emisión en longitudes de onda milimétricas se puede detectar durante más tiempo que en los rayos X, la emisión milimétrica también se puede usar para determinar el ancho del chorro GRB”.

Los investigadores encontraron que GRB 211106A tiene algunas propiedades inusuales, tanto en su galaxia anfitriona como en su perfil energético.

En última instancia, esto sugiere que existe una mayor diversidad en las propiedades de los SGRB de lo que se considera actualmente, lo que significa que se justifica la observación y clasificación continuas de estos eventos.

Entonces, si bien esta puede ser la primera incursión milimétrica en estas increíbles explosiones, es muy poco probable que sea la última.

“ALMA rompe el campo de juego en términos de sus capacidades en longitudes de onda milimétricas y nos ha permitido ver el Universo tenue y dinámico en este tipo de luz por primera vez”, dijo Fong.

“Después de una década de observar GRB cortos, es realmente sorprendente presenciar el poder del uso de estas nuevas tecnologías para desenvolver regalos sorpresa del Universo”.

La investigación ha sido aceptada en Las cartas del diario astrofísicoy está disponible en arXiv.

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