Cuando dos estrellas de neutrones chocankilonova.Este evento provoca tanto ondas gravitacionales como la emisión de energía electromagnética.En 2017, el observatorio de ondas gravitacionales LIGO-Virgo detectó la fusión de dos estrellas de neutrones a unos 130 millones de años luz de distancia en la galaxia NGC 4993. Esta fusión se llama GW170817 y sigue siendo el único evento cósmico observado tanto en ondas gravitacionales como electromagnéticas. radiación.
Los astrónomos han estado observando una nube de escombros en expansión en Kilonova durante muchos años.Está surgiendo una imagen más clara de las consecuencias.
El equipo de investigación resumió la historia de GW170917 en un artículo titulado “GW170917”.Aparición de una nueva fuente de rayos X en la fusión de estrellas de neutrones binarias GW170817.La autora principal es Afragitta Hazela, estudiante de posgrado en el Departamento de Física y Astronomía de la Universidad Northwestern.Este artículo fue publicado en The Astrophysical Journal Letters.
A lo largo de los años, los astrónomos han entrenado un ojo científico completo en las nubes en expansión para descubrir más detalles sobre estas catástrofes cósmicas.GW170817 es una oportunidad sin precedentes para estudiar el fenómeno de la kilonova, ya que los astrónomos han observado ondas gravitacionales y radiación electromagnética de la fusión.Las ondas gravitacionales (GW) informan a los investigadores sobre la actividad previa a la fusión y las observaciones electromagnéticas sobre sus propiedades físicas después de la fusión.
Cuando dos estrellas de neutrones se fusionan, crean una nube de escombros y una explosión de luz llamada kilonova.Presentado por un par de astrónomos.Modelo de fusión de estrellas de neutronesDicen que la fusión dio como resultado la síntesis de núcleos radiactivos que proporcionan una fuente de calor a largo plazo a la envoltura de escombros en expansión.La luz óptica e infrarroja de la kilonova es causada por la descomposición de elementos como el platino y el oro creados durante la fusión.Cuando LIGO y Virgo detectaron GW de GW170817, otros telescopios detectaron óptico e infrarrojo unas horas más tarde.
El Observatorio de Rayos X Chandra también estaba observando.Chandra no vio nada al principio.Los científicos esperan que la kilonova genere rayos X a partir de chorros de partículas de alta energía.Ahora los científicos creen que hubo un chorro, pero no apuntaba a la Tierra.Chandra finalmente detectó rayos X cuando los chorros chocaron con el gas y el polvo circundantes, expandiéndolos y ralentizándolos.Luego, a fines de 2018, las emisiones de rayos X volvieron a disminuir.
Los rayos X se han mantenido estables desde finales de 2020. Las imágenes de rayos X insertadas en la foto superior son de datos de Chandra de diciembre de 2020 y enero de 2021. Los rayos X provienen tanto de GW170917 como de la galaxia anfitriona.
Los científicos creen que podría haber dos explicaciones para la estabilidad de la emisión de rayos X.
La primera explicación es que va acompañado de algún tipo de choque similar a un estampido sónico.Cuando una nube de escombros de Kilonova choca con el gas alrededor de GW170817, el material se calienta.La temperatura es suficiente para generar rayos X y puede explicar el resplandor estable de kilonova detectado por Chandra.
La ilustración del artista representa esto.El color azul de la imagen es el fragmento responsable de la luz.Naranja y rojo indican shock.Los chorros se han desvanecido con el tiempo y los arcos azules de la imagen muestran dónde chocaron los chorros con el material circundante.
La segunda explicación es completamente diferente.Se dice que la fusión de estrellas de neutrones colapsó para formar el agujero negro restante.En este escenario, la materia que cae en un agujero negro se calienta lo suficiente como para emitir rayos X, un fenómeno conocido alrededor del agujero negro.
El equipo de investigadores detrás del nuevo artículo dice que solo una de las dos explicaciones puede explicar lo que está sucediendo.Sería una coincidencia imposible que ambas fuentes pudieran producir rayos X al mismo tiempo en el mismo lugar.También señalan que los científicos nunca antes habían visto un resplandor de kilonova o una liberación de energía de acreción como esta.
Se debe realizar una observación adicional para determinar la causa del resplandor de rayos X.Los astrónomos seguirán observando GW170817 tanto en rayos X como en ondas de radio.Si la luz proviene de la kilonova, la emisión de radio será más brillante en los próximos meses y años.Sin embargo, si la luz proviniera de la materia que cae en un agujero negro, los rayos X tendrían que permanecer constantes o decaer rápidamente, pero con el tiempo no habría emisión de radio.
“La medición del tiempo máximo del resplandor posterior de la kilonova, que ha investigado la dinámica de eyección independiente de la microfísica del impacto, brindará una oportunidad única para medir colorimétricamente la erupción más rápida de la kilonova”, escribieron.Esto es importante porque tiene que ver con si la fusión dejó un agujero negro.Si el jet tiene una cola de alta velocidad, “… Puede producir una emisión excesiva de rayos X, lo que se opone al colapso inmediato del remanente de la fusión en un agujero negro.
Por otro lado, ese mismo pico es “… Puede emitir una “fuente constante (o decreciente) de rayos X durante los próximos miles de días, no acompañada de una emisión de radio brillante”.Si es así, dicen los autores, la fusión podría haber colapsado en un agujero negro.Representa otra oportunidad científica. “… Porque revelará cómo funciona el proceso de acumulación de los restos de objetos compactos de la fusión BNS unos años después de su nacimiento”.
LIGO abrió una nueva ventana al universo cuando detectó ondas gravitacionales por primera vez en 2016.100 años antes de que fueran descubiertos, Einstein los predijo en su teoría general de la relatividad.Tres investigadores que desempeñaron un papel central en la detección de GW recibieron el Premio Nobel de Física 2017.
Desde la primera detección, LIGO y Virgo han detectado más agujeros negros y fusiones de estrellas de neutrones.La combinación de la detección de GW y las posteriores observaciones electromagnéticas rápidas y continuas confirmaron algunos trabajos teóricos, incluido el descubrimiento de que las kilonovas producen elementos pesados.
Este artículo, junto con otros artículos publicados en kilonova, confirmó las predicciones teóricas de este fenómeno.Los astrofísicos han predicho que la kilonova es una fuente importante de elementos pesados en el universo.Tanto el tipo de descarga como el flujo respaldan esto.”La evolución de los espectros y el flujo de la emisión de kilonovas de GW170817 son consistentes con las predicciones teóricas, que muestran que la fusión de estrellas de neutrones es una de las principales fuentes de elementos pesados en nuestro universo”, dice el documento.
Los científicos han aprendido mucho desde un artículo de 1998 que explica cómo funcionan las fusiones de estrellas de neutrones y las kilonovas.Sabemos que pueden formar una sola estrella de neutrones gigante o colapsar en un agujero negro.Sabemos que las fusiones pueden crear campos magnéticos muy fuertes que son billones de veces más fuertes que el diminuto campo magnético de la Tierra y crean ese campo magnético en milisegundos.Los astrofísicos lo saben.Puede causar estallidos de rayos gammaY esa kilonovaSintetizar elementos pesados como el estroncio.
Pero los científicos están entusiasmados con el futuro.”Las observaciones de GW170817 mapean un área desconocida de fenómenos de fusión de estrellas de neutrones binarias (BNS) y tienen amplias implicaciones teóricas”, escriben los autores en el artículo.