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    El papel de una cavidad en la eyección de hipernova de un estallido de rayos gamma

    Distribuciones espaciales de densidad de materia (arriba), Factor de Lorentz (medio) y temperatura de convivencia (inferior) en t =11 s, mostrando la onda de reflexión levemente relativista que se propaga hacia atrás en la cavidad, así como la onda ultrarelativista de plasma de electronpositrón que se propaga fuera de la cavidad. La onda de choque es visible dentro de la eyección. Crédito:ICRANet

    Desde 2018, Se ha introducido un nuevo estilo de investigación en los estudios de ráfagas de rayos gamma (GRB):no describe la fase de radiación rápida observada por el Observatorio Swift de Neil Gehrels y el Telescopio Espacial de Rayos Gamma Fermi de la NASA mediante un análisis espectral integrado en el tiempo . Estos análisis se aplican típicamente a GRB largos y obtienen un espectro de banda con varios parámetros de ajuste. Este procedimiento, como lo reconoce David Band, no permite una taxonomía de los GRB.

    El enfoque seguido por el grupo ICRANet, desarrollar el modelo de hipernova impulsada por binarios (BdHN) de GRB largos, se centra solo en GRB luminosos con una gran relación señal / ruido que permite a los investigadores proceder a un análisis de resolución temporal.

    Al hacerlo, Se han identificado tres eventos principales en la fase de radiación inmediata:(1) el aumento de la supernova, (2) el momento de formación de un agujero negro que coincide con el inicio de la radiación GeV y (3) la emisión de una cavidad, creado por la explosión de plasma de electrones y positrones en la eyección de supernova en expansión.

    Además de estos resultados, la mayor novedad en este campo es el descubrimiento de la auto-semejanza y las leyes de potencia en los datos que siguen a la formación de un agujero negro de 1,9 segundos a 3,9 segundos, conduciendo a evidencia de emisión cuantificada versus emisión continua en la radiación GeV.

    El nuevo estudio, coautor de R. Ruffini, J. D. Melon Fuksman y G. V. Vereshchagin, fue publicado en el Diario astrofísico . Presenta evidencia de la formación de una cavidad en la fuente del estallido de rayos gamma GRB 190114C. Se propone que este GRB se originó en un sistema binario compuesto por un núcleo masivo de carbono-oxígeno descrito dentro del escenario de hipernova I impulsada por binarios (BdHN I).

    En este escenario, el núcleo de carbono-oxígeno sufre una explosión de supernova con la creación de una nueva estrella de neutrones, y luego se produce una acreción hipercrítica en la estrella de neutrones binaria compañera hasta que excede la masa crítica para el colapso gravitacional.

    Se muestra que la formación de un agujero negro captura 10 57 bariones encerrándolos dentro de su horizonte, y por lo tanto una cavidad de aproximadamente 10 11 cm se forma a su alrededor con una densidad inicial de 10 -7 g / cm 3 .

    Un agotamiento adicional de bariones en la cavidad se origina por la expansión del plasma electrón-positrón-fotón formado en el momento del colapso, alcanzando una densidad de 10 -14 g / cm 3 al final de la interacción. Los investigadores demostraron, utilizando un modelo analítico complementado con una simulación numérica hidrodinámica, esa parte del plasma de electrones, positrones y fotones se refleja en las paredes de la cavidad.

    Se muestra que el flujo de salida consecuente y sus propiedades observadas coinciden con la emisión sin rasgos distintivos que ocurre en un intervalo de tiempo de duración, medido en el marco de descanso de la fuente, entre 11 y 20 segundos de la observación GBM.

    Es más, características similares de la curva de luz GRB se observaron previamente en GRB 090926A y GRB 130427A, todos pertenecientes a la clase BdHN I. Estos resultados apoyan el marco general presentado y garantizan que se alcance una baja densidad bariónica en la cavidad. una condición necesaria para el funcionamiento del "motor interior" del GRB, presentado en el artículo adjunto.

    La densidad de 10 -14 g / cm 3 aquí descubierto apunta claramente a un origen completamente diferente de la emisión de MeV y GeV alojada en la cavidad:una máquina electromagnética, produciendo emisiones muy cerca del horizonte del agujero negro, y basado en tres componentes:(1) un agujero negro de Kerr, (2) un campo magnético uniforme siguiendo el teorema de Papapetrou y (3) un plasma de baja densidad de 10 -14 g / cm 3 .

    Esto contrasta con la acumulación gravitacional tradicional de materia de muy alta densidad en un agujero negro. Este resultado cambia profundamente el mecanismo tradicional de emisión de GRB y puede extenderse a núcleos galácticos activos (AGN). Como consecuencia, La física de los resplandores de GRB se ha modificado evitando la emisión de ondas expansivas ultrarelativistas y utilizando el proceso de sincrotrón que ocurre alrededor de la nueva estrella de neutrones esperada en el modelo BdHN.


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