Graban una colisión estelar a 20.000 millones de años luz de la Tierra

Los astrónomos han grabado por primera vez un estallido de rayos gamma de corta duración (GRB), uno de los más enérgicos jamás observados, con un persistente y brillante resplandor, que se produjo después de una colisión cósmica que involucró al menos a una estrella de neutrones y que tuvo lugar  a 20.000 millones de años luz de la Tierra.

El resplandor de ese épico evento viajó a través del universo hasta que fue captado en el rango milimétrico de longitudes de onda de radiofrecuencia por el Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array (ALMA) en noviembre de 2021.

Los GRB son las explosiones más brillantes y energéticas del universo, capaces de emitir más energía en cuestión de segundos que la que emitirá nuestro Sol durante toda su vida.

En el nuevo estudio, los astrofísicos examinaron GRB 211106A, que pertenece a una subclase de GRB conocida como estallidos de rayos gamma de corta duración.

Responsables de crear los elementos más pesados del universo, como el platino y el oro, estas explosiones cortas son el resultado de una fusión catastrófica de sistemas estelares binarios que contienen al menos una estrella de neutrones.

Ondas gravitacionales

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, explica el autor principal del estudio, Tanmoy Laskar, Excellence Fellow en la Universidad de Radboud, en un comunicado.

 “La explosión resultante va acompañada de chorros que se mueven a una velocidad cercana a la 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”, añade Laskar.

Un GRB de corta duración suele durar solo unas pocas décimas de segundo. Después de que se desvanece, los científicos buscan un resplandor posterior, una emisión de luz causada por la interacción de los chorros con el gas circundante.

Aun así, los GRB de corta duración son difíciles de detectar. Solo se han detectado media docena de GRB de corta duración en longitudes de onda de radio y, hasta ahora, ninguno se había detectado en longitudes de onda milimétricas.

Algo especial

“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”, agrega Rouco Escorial, coautor del estudio.

Debido a que GRB 211106A ocurrió cuando el universo tenía solo el 40% de su edad actual, la luz fue particularmente débil.

Aunque el Observatorio Neil Gehrels Swift de la NASA detectó la explosión con observaciones de rayos X, la galaxia anfitriona era indetectable en esa longitud de onda, por lo que los científicos no pudieron determinar exactamente de dónde venía la explosión.

El Telescopio Espacial Hubble de la NASA detectó luz óptica e infrarroja de la galaxia anfitriona, mientras que ALMA detectó luz milimétrica del resplandor posterior. Cada longitud de onda agregó una nueva dimensión a la comprensión de los científicos del GRB, y el milímetro, en particular, fue fundamental para descubrir la verdad sobre el estallido.

“Las observaciones del Hubble revelaron un campo inmutable de galaxias. La sensibilidad sin igual de ALMA nos permitió señalar la ubicación del GRB en ese campo con mayor precisión, y resultó estar en otra galaxia tenue, que está más lejos. Eso, a su vez, significa que este estallido de rayos gamma de corta duración es aún más poderoso de lo que pensábamos al principio, lo que lo convierte en uno de los más luminosos y enérgicos registrados”, concluye Laskar.

Referencia

The First Short GRB Millimeter Afterglow: The Wide-Angled Jet of the Extremely Energetic SGRB 211106A. Tanmoy Laskar et al. arXiv:2205.03419