(Noticias de Nanowerk) Los científicos han registrado por primera vez la luz de ondas milimétricas de una explosión de fuego utilizando el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), un observatorio internacional en asociación con el Observatorio Nacional de Radioastronomía (NRAO) de la Fundación Nacional de Ciencias de EE. UU. causó la fusión de una estrella de neutrones con otra estrella. El equipo también confirmó que este destello es uno de los estallidos de rayos gamma de corta duración más enérgicos jamás observados, dejando atrás uno de los resplandores posteriores más luminosos jamás registrados.
Los resultados de la investigación se publicarán en Las letras de la revista astrofísica («El primer resplandor milimétrico corto de GRB: el rayo de gran angular del SGRB 211106A extremadamente energético»).
Los estallidos de rayos gamma (GRB) son las explosiones más brillantes y energéticas del Universo, capaces de emitir más energía en cuestión de segundos que la que emite nuestro Sol durante su vida. GRB 211106A pertenece a una subclase de GRB conocida como estallidos de rayos gamma de corta duración. Estas explosiones, que los científicos creen que son responsables de la formación de los elementos más pesados del universo, como el platino y el oro, son el resultado de la fusión catastrófica de sistemas estelares binarios que contienen una estrella de neutrones.
«Estas fusiones ocurren debido a la radiación de ondas gravitacionales, que desvía la energía de las órbitas de los binarios, lo que hace que las estrellas giren en espiral una hacia la otra», dijo Tanmoy Laskar, quien pronto comenzará como profesor asistente de física y astronomía en la Universidad. de Utah. “La explosión resultante va acompañada de chorros que viajan casi a la velocidad de la luz. Cuando uno de estos chorros apunta a la Tierra, observamos un pulso corto de rayos gamma, o un GRB de corta duración”.
Un GRB de corta duración suele durar solo unas pocas décimas de segundo. Luego, los científicos buscan un resplandor posterior, una emisión de luz causada por la interacción de los chorros con el gas circundante. Aun así, son difíciles de detectar; solo se han detectado media docena de GRB de corta duración en longitudes de onda de radio, y hasta ahora ninguno se ha detectado en longitudes de onda milimétricas.
Laskar, quien dirigió la investigación como miembro de excelencia en la Universidad de Radboud en los Países Bajos, dijo que la dificultad radica en la inmensa distancia a los GRB y las capacidades tecnológicas de los telescopios. “Los resplandores posteriores de GRB de corta duración son muy brillantes y enérgicos. Pero estas explosiones tienen lugar en galaxias distantes, lo que significa que la luz que emiten puede ser bastante débil para nuestros telescopios en la Tierra. Antes de ALMA, los telescopios milimétricos no eran lo suficientemente sensibles para detectar este resplandor”.
Ubicado a unos 20 mil millones de años luz de la Tierra, GRB 211106A no es una excepción. La luz de este breve estallido de rayos gamma fue tan débil que las primeras observaciones de rayos X con el Observatorio Swift de Neil Gehrel de la NASA vieron la explosión, pero la galaxia anfitriona era indetectable en esa longitud de onda y los científicos no pudieron determinar exactamente de dónde provino la explosión.
“Afterglow es esencial para averiguar de qué galaxia provino un estallido y para aprender más sobre el estallido en sí. Inicialmente, cuando solo se había detectado la contraparte de rayos X, los astrónomos pensaron que este estallido podría provenir de una galaxia cercana», dijo Laskar, y agregó que una cantidad significativa de polvo en el área también oscureció la detección del objeto en observaciones ópticas con el Telescopio espacial Hubble.
Cada longitud de onda agregó una nueva dimensión a la comprensión científica del GRB, y los milímetros en particular fueron cruciales para descubrir la verdad sobre la erupción.
“Las observaciones del Hubble mostraron un campo de galaxias inmutable. La sensibilidad sin precedentes de ALMA nos permitió señalar con mayor precisión la posición del GRB en este campo, y resultó estar en otra galaxia tenue, más distante. Eso, a su vez, significa que este breve estallido de rayos gamma es incluso más fuerte de lo que pensábamos al principio, lo que lo convierte en uno de los más brillantes y enérgicos registrados», dijo Laskar.
Wen-fai Fong, profesor asistente de física y astronomía en la Universidad Northwestern, agregó: «Este breve estallido de rayos gamma fue la primera vez que intentamos observar un evento de este tipo con ALMA. Los resplandores posteriores de ráfagas cortas son muy difíciles de conseguir, por lo que ver este evento brillar con tanta fuerza fue espectacular. Después de muchos años de observar estos estallidos, este sorprendente descubrimiento abre una nueva área de investigación, ya que nos motiva a observar muchos más con ALMA y otros conjuntos de telescopios en el futuro”.
Joe Pesce, oficial de programa de la Fundación Nacional de Ciencias para NRAO/ALMA, dijo: “Estas observaciones son fantásticas en muchos niveles. Proporcionan más información para ayudarnos a comprender los enigmáticos estallidos de rayos gamma (y la astrofísica de estrellas de neutrones en general), y muestran cuán importantes y complementarias son las observaciones de múltiples longitudes de onda con telescopios espaciales y terrestres para comprender los fenómenos astrofísicos”.
Y todavía queda mucho trabajo por hacer en múltiples longitudes de onda, tanto con nuevos GRB como con GRB 211106A, que podrían descubrir sorpresas adicionales en estos estallidos. «Estudiar los GRB de corta duración requiere la coordinación rápida de telescopios en todo el mundo y en el espacio que operen en todas las longitudes de onda», dijo Edo Berger, profesor de astronomía en la Universidad de Harvard.
«En el caso de GRB 211106A, utilizamos algunos de los telescopios más potentes disponibles: ALMA, Karl G. Jansky Very Large Array (VLA) de la Fundación Nacional de Ciencias, el Observatorio de rayos X Chandra de la NASA y el Telescopio Espacial Hubble. Con el Telescopio Espacial James Webb (JWST) ahora en funcionamiento y futuros telescopios ópticos y de radio de 20 a 40 metros como el VLA de próxima generación (ngVLA), podremos crear una imagen completa de estos eventos catastróficos y examinarlos en distancias de formas sin precedentes.”
Laskar agregó: «Con JWST ahora podemos tomar un espectro de la galaxia anfitriona y determinar fácilmente la distancia, y en el futuro también podríamos usar JWST para detectar resplandores infrarrojos y estudiar su composición química. Con ngVLA, podremos estudiar con un detalle sin precedentes la estructura geométrica del combustible de formación de estrellas y el resplandor residual que se encuentra en su entorno de acogida. Estoy entusiasmado con estos próximos descubrimientos en nuestro campo”.
