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Un radiotelescopio captura el resplandor brillante de la violenta fusión de estrellas

La concepción de este artista muestra la fusión entre una estrella de neutrones y otra estrella (disco, abajo a la izquierda) que causó una explosión que resultó en GRB 211106A (chorro blanco, medio), y dejó uno de los resplandores más luminosos registrados (onda de choque semiesférica a media derecha).ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), M. Weiss (NRAO/AUI/NSF)

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Los astrónomos nos presentaron un misterioso video el miércoles: imágenes cubiertas con manchas de color verde lima que evolucionan constantemente sobre un fondo oscuro. Pero justo en el centro de esta grabación, una mancha no es como las otras. Es la mancha de neón más brillante de todas, y mejora con cada marco.

Lo que estás viendo es una prueba de que hace unos 5 mil millones de años aproximadamente una estrella de neutrones ultrapoderosa colisionó con una estrella más débil, escupiendo un estallido explosivo de rayos gamma de corta duración, ondulando ondas gravitacionales a través del cosmos y difundiendo el espacio circundante con un potente resplandor posterior. Fue una fusión devastadora que ocurrió cuando el universo tenía solo el 40% de su edad actual, y nuestra notable visión de su incidente es cortesía del radiotelescopio más grande del mundo, el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array situado en Chile.

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Más específicamente, ALMA es una combinación de 66 radiotelescopios repartidos por los Andes chilenos de gran altitud. Y trabajan juntos para traernos datos sobre el lado violento de nuestro universo.

“Los resplandores de ráfagas cortas son muy difíciles de conseguir, por lo que fue espectacular ver este evento brillando tan intensamente”, dijo en un comunicado Wen-fai Fong, astrónomo de la Universidad Northwestern e investigador principal del programa ALMA. “Este sorprendente descubrimiento abre una nueva área de estudio, ya que nos motiva a observar muchos más de estos con ALMA y otros conjuntos de telescopios en el futuro”.


Las primeras imágenes de lapso de tiempo del resplandor de un estallido corto de rayos gamma capturado en longitudes de onda milimétricas por ALMAALMA (ESO/NAOJ/NRAO), T. Laskar (Utah), S. Dagnello (NRAO/AUI/NSF)

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Los detalles de los hallazgos de Fong y sus colegas investigadores pronto se publicarán en un próximo número de The Astrophysical Journal Letters. Por ahora, una preimpresión está disponible para ver en arXiv.

Una fuerza incomprensible de la naturaleza

Los estallidos de rayos gamma de corta duración, como este formalmente denominado GRB 211106A, son algunas de las explosiones más intensas y alucinantemente fuertes conocidas por la ciencia. Pero a diferencia de los más longevos, siguieron siendo un misterio debido a su naturaleza fugaz, hasta 2005, cuando el Observatorio Neil Gehrels Swift de la NASA recopiló datos sobre uno por primera vez.

En cuestión de segundos, estos brotes cósmicos pueden emitir más energía de la que emitirá nuestro sol en toda su vida. Aunque tal extremidad tiene sentido para ellos, porque estos fenómenos se derivan de colisiones de estrellas binarias que involucran al menos una estrella de neutrones, una bola hiperdensa de gas que rivaliza incluso con los agujeros negros en monstruosidad gravitacional.

Solo una cucharada de una estrella de neutrones equivaldría a algo así como el peso del Monte Everest.

Un fotograma de dos estrellas de neutrones a punto de fusionarse. Reemplace uno con una estrella normal y podría estar imaginando lo que sucedió hace mucho tiempo con los sujetos cósmicos de este nuevo estudio.Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA / Laboratorio CI

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“Estas fusiones ocurren debido a la radiación de ondas gravitacionales que elimina la energía de la órbita de las estrellas binarias, lo que hace que las estrellas giren en espiral una hacia la otra”, dijo en un comunicado Tanmoy Laskar, autor principal del estudio y astrónomo de la Universidad de Radboud. “La explosión resultante está acompañada por chorros que se mueven cerca de la velocidad de la luz. Cuando uno de estos chorros apunta a la Tierra, observamos un pulso corto de radiación de rayos gamma o un GRB de corta duración”.

Ese es el vívido destello verde que vemos en la grabación de la reciente ráfaga.

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La experiencia de ALMA

El hecho de que el equipo de estudio haya utilizado ALMA para localizar esta explosión en particular marca la primera vez que un evento de este tipo ha sido capturado en longitudes de onda milimétricas, la especialidad del ‘alcance’ chileno.

Aunque esta dramática colisión ya había sido estudiada con el Telescopio Espacial Hubble de la NASA, se vio solo bajo la apariencia de longitudes de onda de luz óptica e infrarroja. Con esas longitudes de onda, Hubble básicamente solo podía estimar información sobre la galaxia lejana en la que ocurrió esta fusión, pero no demasiado sobre el resplandor posterior que siguió. Incluso si el innovador Telescopio Espacial James Webb de la agencia algún día se embarca en una misión para investigar GRB 21106A, también se restringirá a las longitudes de onda de luz infrarroja, aunque en un espectro mucho más amplio.

ALMA, por otro lado, pudo ver algo diferente de lo que hizo el Hubble con sus longitudes de onda milimétricas: de hecho, capturó el resplandor posterior de GRB 21106A. Y después de algunas deliberaciones, el equipo del nuevo estudio reconoció que el resplandor posterior de este breve estallido de rayos gamma se encuentra entre los más luminiscentes jamás vistos.

Esta vista muestra varias de las antenas de ALMA y las regiones centrales de la Vía Láctea arriba.ESO/B. Tafreshi

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“Lo que hace que GRB 211106A sea tan especial es que no solo es el primer GRB de corta duración que detectamos en esta longitud de onda, sino que también, gracias a la detección milimétrica y de radio, pudimos medir el ángulo de apertura del chorro”, dijo Rouco Escorial, coautor del estudio y astrónomo de la Universidad Northwestern, en un comunicado.

En el futuro, dicha información podría resultar esencial para inferir las tasas de tales GRB en nuestro universo y compararlas con las tasas de fusiones de estrellas de neutrones dobles y tal vez incluso fusiones de agujeros negros.

“ALMA rompe el campo de juego en términos de sus capacidades en longitudes de onda milimétricas y nos ha permitido ver el universo débil y dinámico en este tipo de luz por primera vez”, dijo Fong. “Después de una década de observar GRB cortos, es realmente sorprendente presenciar el poder de usar estas nuevas tecnologías para desenvolver regalos sorpresa del universo”.

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