Una potente kilonova apunta al nacimiento de un magnetar

Secuencia de magnetar alimentado por una kilonova - HARVARD CFA

   MADRID, 12 Nov. (EUROPA PRESS) -

   Astrónomos han observado la candidata a kilonova más luminosa registrada, un hallazgo que desafía las teorías convencionales sobre lo que sucede después de una explosión de rayos gamma.

   Una kilonova es el resplandor provocado por la desintegración radiactiva de elementos pesados exclusivos de la fusión de dos estrellas de neutrones.

   Los hallazgos aparecen en una próxima edición de The Astrophysical Journal, y apuntan a la posibilidad del nacimiento de una estrella de neutrones masiva y altamente magnetizada llamada magnetar.

   Los científicos detectaron por primera vez el destello de luz el 22 de mayo de 2020, después de haber viajado durante 5.470 millones de años para llegar a la Tierra.

   Utilizando el Telescopio Espacial Hubble, el Observatorio Swift y varios telescopios terrestres, el equipo de investigación observó de cerca la breve ráfaga de rayos gamma 200522A en todo el espectro electromagnético, desde radio hasta rayos X.

   La investigación dio como resultado la recopilación de algunas de las observaciones más detalladas (y desconcertantes) de este fenómeno extremo, y la emisión infrarroja detectada por el Hubble fue 10 veces más brillante de lo previsto.

   "Las observaciones del Hubble fueron diseñadas para buscar emisiones infrarrojas que resultan de la creación de elementos pesados, como oro, platino y uranio, durante una colisión de estrellas de neutrones, lo que da lugar a una breve explosión de rayos gamma", dijo en un comunicado Edo Berger, astrónomo del Centro de Astrofísica Harvard & Smithsonian e investigador principal del programa Hubble.

   "Sorprendentemente, encontramos una emisión infrarroja mucho más brillante de lo que esperábamos, lo que sugiere que hubo una entrada de energía adicional de una magnetar que era el remanente de la fusión".

   Los científicos han sospechado durante mucho tiempo que los estallidos cortos de rayos gamma (estallidos de rayos gamma que duran menos de dos segundos) son producidos por las colisiones de estrellas de neutrones, objetos extremadamente densos sobre la masa del Sol pero comprimidos en el tamaño de una pequeña ciudad.

   Cuando ocurren estas colisiones, los científicos esperan observar una kilonova, que es hasta 1.000 veces más brillante que una nova tradicional. Y hasta ahora, se pensaba que la fusión de dos estrellas de neutrones producía un agujero negro.

   Las nuevas observaciones han proporcionado a los científicos una imagen más completa de la explosión, frustrando las teorías convencionales sobre estallidos de rayos gamma. "Estas observaciones no se ajustan a las explicaciones tradicionales de los estallidos cortos de rayos gamma", dijo Wen-fai Fong, astrónomo de la Universidad Northwestern en Evanston, Illinois, y autor principal de la investigación.

   "Dado lo que sabemos sobre la radio y los rayos X de esta explosión, simplemente no concuerda. La emisión infrarroja que estamos encontrando con el Hubble es demasiado brillante. En términos de tratar de encajar las piezas del rompecabezas de este estallido de rayos gamma, una pieza del rompecabezas no encaja correctamente", argumenta.

   El equipo ha discutido varias posibilidades para explicar el inusual nivel de brillo que observaron con el Hubble. Según Berger, la pieza inadaptada del rompecabezas puede haber respondido a una gran pregunta. "¿Qué queda atrás en tal colisión: una estrella de neutrones más masiva? ¿Un agujero negro? El hecho de que veamos esta emisión infrarroja, y que sea tan brillante, muestra que de hecho se forman breves estallidos de rayos gamma a partir de colisiones de estrellas de neutrones, pero sorprendentemente, las secuelas de la colisión pueden no ser un agujero negro, sino más bien un magnetar".

   El destello de luz fue detectado originalmente por el Observatorio Neil Gehrels Swift de la NASA, y los científicos realizaron rápidamente observaciones de seguimiento del resplandor crepuscular, la kilonova y la galaxia anfitriona con otros telescopios, incluidos Hubble, Very Large Array (VLA), Las Cumbres Observatory Global Telescope (LCOGT) y WM Keck.

   Para Fong, fueron las observaciones del Hubble las que marcaron la diferencia. "Hubble realmente selló el trato en el sentido de que fue el único que detectó luz infrarroja", explicó Fong.

   "Sorprendentemente, el Hubble pudo tomar una imagen solo tres días después del estallido. Necesita otra observación para demostrar que hay una contraparte que se desvanece asociada con la fusión, a diferencia de una fuente estática. Cuando el Hubble miró nuevamente a los 16 días y 55 días, sabíamos que no solo habíamos detectado la fuente que se desvanecía, sino que también habíamos descubierto algo muy inusual. La espectacular resolución del Hubble también fue clave para desenredar la galaxia anfitriona de la posición del estallido y cuantificar la cantidad de luz proveniente de la fusión."

   Los próximos observatorios y telescopios harán que las observaciones de eventos similares sean aún más atractivas, proporcionando una mayor aclaración de lo que los científicos ahora saben sobre las kilonovas. El próximo telescopio espacial James Webb de la NASA es particularmente adecuado para este tipo de observación. "Webb revolucionará por completo el estudio de eventos similares", dijo Berger. "Con su increíble sensibilidad infrarroja, no solo detectará dicha emisión a distancias aún mayores, sino que también proporcionará información espectroscópica detallada que resolverá la naturaleza de la emisión infrarroja".