La impresión de este artista muestra la fusión de dos estrellas de neutrones, rodeadas por un mapache de material liberado con un chorro atravesando.
(Imagen: © Beabudai Design)
Una vista hiper detallada de la primera fusión de estrellas de neutrones detectada revela cómo las colisiones entre estrellas muertas pueden generar algunas de las explosiones más poderosas del universo, según un nuevo estudio.
En 2017, los astrónomos presenciaron la fusión de un par de estrellas de neutrones por primera vez. Las estrellas de neutrones son los restos de grandes estrellas que murieron en explosiones cataclísmicas conocidas como supernovas. El nombre deriva del hecho de que el la atracción gravitacional de estas estrellas es lo suficientemente fuerte para aplastar protones y electrones para formar neutrones.
Los investigadores hicieron el hallazgo de 2017 al detectar ondas en la estructura del espacio y el tiempo conocidas como ondas gravitacionales, que irradiaron de un choque entre un par de estrellas de neutrones ubicadas a unos 130 millones de años luz de la Tierra. Los científicos dieron seguimiento al descubrimiento de esta fusión, denominada GW170817, con observaciones hechas con telescopios convencionales.
Poco más de un segundo después de que se detectaron las ondas gravitacionales de GW170817, los investigadores detectaron, a través del telescopio, una breve explosión de rayos gamma. Tales explosiones son las explosiones más poderosas del universo. Cada evento generador de estallidos, en cualquier lugar, desde milisegundos hasta minutos, emite tanta energía como el sol durante toda su vida útil de 10 mil millones de años. Las ráfagas se dividen tradicionalmente en dos grupos, largos y cortos, dependiendo de si duran más o menos de 2 segundos, respectivamente.
Las emisiones de radio y rayos X inusualmente duraderas vistas desde GW170817 han demostrado ser un desafío para los científicos. Una posibilidad es que este resplandor desconcertante fue el resultado de potentes y estrechos chorros de radiación de los restos de la colisión que perforaron el resto de los escombros y fueron dirigidos "fuera del eje", o lejos de la línea de visión de la Tierra. Otro modelo sugiere que estos chorros no perforaron los restos de la fusión, sino que los calentaron, dando lugar a un capullo de material en expansión.
Arrojar luz sobre las secuelas de GW170817 podría iluminar los orígenes de los estallidos de rayos gamma cortos, dijeron los investigadores del estudio. El trabajo anterior reveló que las explosiones de rayos gamma largos son causadas probablemente por chorros de material disparado desde supernovas a velocidades relativistas, o cerca de la velocidad de la luz. "Las explosiones cortas de rayos gamma, por otro lado, siguieron siendo un enigma", dijo a Space.com Om Sharan Salafia, astrofísico del Observatorio Astronómico de Brera en Italia y coautor del nuevo estudio.
La causa del resplandor de GW170817 estaba en debate porque la investigación previa no pudo obtener imágenes con suficiente resolución para deducir el tamaño de la fuente de estas emisiones. Para ayudar a resolver este misterio, Salafia y sus colegas utilizaron una serie de 32 radiotelescopios repartidos en los cinco continentes para examinar el resplandor de radio de GW170817 unos 207 días después de la fusión. Al combinar datos de esta matriz, los investigadores esencialmente crearon un radiotelescopio único y extremadamente grande, uno de 7,380 millas (11,878 kilómetros) de ancho y lo suficientemente potente como para obtener una imagen más nítida de la explosión.
Estos nuevos hallazgos sugieren que esta fuente de radio tiene un tamaño relativamente ajustado, que no es compatible con el modelo de capullo, dijeron los investigadores. En cambio, los datos sugieren que GW170817 generó un jet que se movía a velocidades relativistas capaces de atravesar los escombros circundantes hacia el espacio interestelar y más allá.
"Nuestra 'imagen', gracias a su resolución extremadamente alta, cercana a la resolución más alta posible para este tipo de observación, podría distinguir estos dos escenarios", dijo Salafia.
Estos hallazgos "arrojan luz sobre la naturaleza de los estallidos de rayos gamma cortos; de manera similar a sus primos 'largos', son producidos por aviones relativistas", Giancarlo Ghirlanda, astrofísico del Observatorio Astronómico de Brera y coautor del estudio, le dijo a Space.com. Los investigadores estimaron que al menos el 10 por ciento de las fusiones de estrellas de neutrones generan tales chorros relativistas.
Los científicos detallaron sus hallazgos en la edición del 22 de febrero de la revista Science.
