Chorros de materia a casi velocidad de la luz en una fusión de estrellas de neutrones

Telescopios han observado un chorro de partículas a casi la velocidad de la luz que estalló después de que un par de estrellas de neutrones se fusionaron en una galaxia a 130 millones de años luz.

La fusión, que tuvo lugar en agosto de 2017, envió ondas gravitacionales que ondulaban a través del espacio. El hallago se presenta en Nature.

Fue el primer evento que se detectó tanto por ondas gravitacionales como por ondas electromagnéticas, incluidos los rayos gamma, los rayos X, la luz visible y las ondas de radio. Las secuelas de la fusión, llamada GW170817, se observaron en órbita y mediante telescopios terrestres en todo el mundo. Los científicos observaron cómo las características de las ondas recibidas cambiaban con el tiempo y usaron los cambios como pistas para revelar la naturaleza de los fenómenos que siguieron a la fusión.

Una pregunta que surgió, incluso meses después de la fusión, fue si el evento había producido o no un chorro de material estrecho y de rápido movimiento que se abrió paso en el espacio interestelar. Eso era importante, porque se requiere que ese tipo de chorros produzcan la clase de estallidos de rayos gamma que según los teóricos deberían ser causados por la fusión de pares de estrellas de neutrones.

La respuesta llegó cuando los astrónomos utilizaron una combinación del ‘Very Long Baseline Array’ (VLBA) de la NSF, el ‘Very Large Array’ (VLA) de Karl G. Jansky y el Telescopio Robert C. Byrd Green Bank (GBT) y descubrieron que una región de emisión de radio a partir de la fusión se había movido, y el movimiento era tan rápido que solo un chorro podía explicar su velocidad.

“Medimos un movimiento aparente que es cuatro veces más rápido que la luz. Esa ilusión, llamada movimiento superluminal, se produce cuando el chorro apunta casi hacia la Tierra y el material en el chorro se mueve cerca de la velocidad de la luz”, explica Kunal Mooley, del Observatorio Nacional de Radioastronomía (NRAO, por sus siglas en inglés) de Estados Unidos y el Instituto de Tecnología de California (Caltech), en Estados Unidos.

Los astrónomos observaron el objeto 75 días después de la fusión y luego otra vez 230 días después. “De acuerdo con nuestro análisis, este chorro es probablemente muy estrecho, a lo sumo 5 grados de ancho, y se apuntó a solo 20 grados de la dirección de la Tierra”, señala Adam Deller, de la Universidad de Tecnología de Swinburne y anteriormente de NRAO. “Pero para que coincida con nuestras observaciones, el material en el chorro también tiene que estar volando hacia fuera a más del 97 por ciento de la velocidad de la luz”, agrega.

Un “capullo” de material que se expande hacia fuera

El escenario que surgió es que la fusión inicial de las dos estrellas de neutrones superdensas causó una explosión que propulsó una capa esférica de escombros hacia afuera. Las estrellas de neutrones colapsaron en un agujero negro cuya poderosa gravedad comenzó a tirar de material hacia él. Ese material formó un disco de giro rápido que generó un par de chorros que se movían hacia afuera desde sus polos.

A medida que el evento se desarrollaba, la pregunta era si los chorros saldrían del caparazón de escombros de la explosión original. Los datos de las observaciones indicaron que un chorro había interactuado con los restos, formando un amplio “capullo” de material que se expandía hacia afuera. Tal capullo se expandiría más lentamente que un chorro.

“Nuestra interpretación es que el capullo dominó la emisión de radio hasta alrededor de 60 días después de la fusión y, en tiempos posteriores, la emisión fue dominada por el chorro”, señala Ore Gottlieb, de la Universidad de Tel Aviv, uno de los principales autores de las teorías del estudio. “Tuvimos la suerte de poder observar este evento, porque si el chorro hubiera estado apuntado mucho más lejos de la Tierra, la emisión de radio habría sido demasiado débil para que la detectáramos”, agrega Gregg Hallinan, de Caltech.

La detección de un chorro de movimiento rápido en GW170817 fortalece en gran medida la conexión entre las fusiones de estrellas de neutrones y los estallidos de rayos gamma de corta duración, según los científicos. Estos expertos añaden que los chorros deben apuntar relativamente cerca de la Tierra para que se detecte el estallido de rayos gamma.

“Nuestro estudio demuestra que combinar observaciones del VLBA, el VLA y el GBT es un poderoso medio para estudiar los chorros y la física asociados con los eventos de ondas gravitacionales”, dice Mooley. Mooley y sus colegas informaron sus hallazgos en la versión en línea del 5 de septiembre de la revista Nature.

“El evento de fusión fue importante por una serie de razones, y continúa sorprendiendo a los astrónomos con más información –celebra Joe Pesce, director del Programa NSF para la NRAO. “Los chorros son fenómenos enigmáticos que se observan en diversos entornos y ahora estas exquisitas observaciones en la parte de radio del espectro electromagnéticobrindan una visión fascinante de ellos y nos ayudan a comprender cómo funcionan”, concluye.

Fuente: europapress.es

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