Un inusual estallido de luz brillante detectado por múltiples telescopios en diciembre de 2021 fue el resultado de una rara explosión cósmica que creó una gran cantidad de elementos pesados como el oro y el platino.
El estallido de rayos gamma, llamado GRB 211211A, duró aproximadamente un minuto. Los estallidos de rayos gamma se consideran entre las explosiones más fuertes y brillantes del universo, y pueden durar desde unos pocos milisegundos hasta varias horas.
La duración del estallido insinuó que fue causado por la explosión de una estrella masiva mientras moría en una supernova. Pero las consecuencias del estallido de rayos gamma fueron débiles y se desvanecieron más rápidamente que las creadas por las supernovas, y los astrónomos que analizaron el evento también detectaron un exceso de luz infrarroja.
«Hay muchos objetos en nuestro cielo nocturno que se desvanecen rápidamente», dijo Wen-fai Fong, profesor asistente de física y astronomía en la Facultad de Artes y Ciencias Weinberg de la Universidad Northwestern y autor principal y coautor de uno de los cuatro estudios publicados sobre el evento el miércoles en la revista Nature Astronomy.
“Imagen de una fuente en diferentes filtros para obtener información de color, lo que nos ayuda a determinar la identidad de la fuente. En este caso, prevaleció el color rojo y los colores más azules se desvanecieron más rápidamente. Esta evolución de color es una firma reveladora de una kilonova, y las kilonovas solo pueden provenir de fusiones de estrellas de neutrones”.
Las kilonovas son explosiones raras y masivas causadas por colisiones catastróficas entre estrellas de neutrones, que son los restos increíblemente densos de estrellas explotadas., o colisiones entre estrellas de neutrones y agujeros negros.
Después de determinar que una kilonova creó la luz infrarroja, los astrónomos quedaron aún más desconcertados. por el estallido de rayos gamma duración. Solo se ha observado que los estallidos de rayos gamma causados por estas raras explosiones duran menos de dos segundos, pero esta señal duró al menos un minuto.
“Cuando seguimos este largo estallido de rayos gamma, esperábamos que condujera a la evidencia de un colapso estelar masivo”, dijo Fong. “En cambio, lo que encontramos fue muy diferente. Cuando ingresé al campo hace 15 años, estaba grabado en piedra que los estallidos largos de rayos gamma provienen del colapso de estrellas masivas. Este hallazgo inesperado no solo representa un cambio importante en nuestra comprensión, sino que también abre una nueva ventana para el descubrimiento».
Las estrellas de neutrones son objetos cósmicos compactos, por lo que los investigadores nunca esperaron que contuvieran suficiente material para crear un estallido de rayos gamma que podría durar casi un minuto.
La explosión ocurrió en una galaxia. a unos 1.000 millones de años luz de distancia de la Tierra. Dado que el evento ocurrió relativamente cerca, astronómicamente hablando, los astrónomos usaron múltiples telescopios para obtener detalles sin precedentes.
“Encontramos que este evento produjo alrededor de 1000 veces la masa de la Tierra en elementos muy pesados. Esto respalda la idea de que estas kilonovas son las principales fábricas de oro en el Universo”, dijo el Dr. Matt Nicholl, profesor asociado de la Universidad de Birmingham en el Reino Unido y coautor de uno de los estudios de Nature Astronomy, en un comunicado.
Las características recién observadas de este evento están cambiando la forma en que los astrónomos entienden los estallidos de rayos gamma o GRB.
«Un GRB tan peculiar fue el primero de su tipo jamás detectado», dijo Bing Zhang, profesor de astrofísica en la Universidad de Nevada, Las Vegas, y coautor de uno de los estudios de Nature Astronomy, en una oracion. «Este descubrimiento no solo desafió nuestra comprensión de los orígenes de GRB, (sino que) también requiere que consideremos un nuevo modelo de cómo se forman algunos GRB».
El equipo de Zhang cree que la naturaleza única del estallido podría haber resultado de una probable colisión entre una estrella de neutrones y una enana blanca, o del tamaño de la Tierra. remanente que emerge cuando mueren estrellas de baja masa.
El evento también ha ayudado a responder algunas preguntas sobre la creación de los elementos más pesados del universo.
“Las kilonovas funcionan con la descomposición radiactiva de algunos de los elementos más pesados del universo”, dijo Jillian Ratinejad, estudiante de doctorado en astronomía en Northwestern y primera autora de uno de los estudios de Nature Astronomy. “Pero las kilonovas son muy difíciles de observar y se desvanecen muy rápidamente. Ahora, sabemos que también podemos usar algunos estallidos largos de rayos gamma para buscar más kilonovas”.
El Telescopio Espacial James Webb permitirá a los astrónomos buscar las emisiones liberadas por las kilonovas utilizando espectroscopia o midiendo diferentes longitudes de onda de luz.
“Desafortunadamente, incluso los mejores telescopios terrestres no son lo suficientemente sensibles para realizar espectroscopia”, dijo Ratinejad. “Con el (telescopio Webb), podríamos haber obtenido un espectro de la kilonova. Esas líneas espectrales proporcionan evidencia directa de que ha detectado los elementos más pesados”.
