Seguimiento rápido del resplandor óptico de uno de los estallidos cortos de rayos gamma confirmados más distantes (SGRB), se cree que es la fusión de dos estrellas de neutrones, está arrojando nueva luz sobre estos enigmáticos objetos. Las observaciones, realizado por el Observatorio internacional Géminis, un programa de NOIRLab de NSF, confirmó la distancia del objeto y lo colocó de lleno en la época del mediodía cósmico, cuando el Universo estaba en su "adolescencia" y rápidamente formando estrellas. La aparición de un SGRB tan temprano en la historia del Universo podría alterar las teorías sobre su origen, en particular, cuánto tardan dos estrellas de neutrones en fusionarse para producir estos poderosos eventos. Los SGRB localizados con precisión son raros, por lo general, solo se detectan 7-8 por año, y este es el SGRB de alta confianza más distante con una detección óptica de resplandor.

Los investigadores han utilizado el telescopio Gemini North de 8,1 metros para medir el resplandor óptico de una de las explosiones cortas de rayos gamma (SGRB) más distantes jamás estudiadas. Se cree que es el resultado de la fusión de dos estrellas de neutrones, Los SGRB son eventos cataclísmicos que son casi insondables en términos de sus propiedades básicas, emitiendo enormes cantidades de energía en aproximadamente un segundo. Observaciones de Géminis de un nuevo, SGRB distantes ahora sugieren que este proceso podría ocurrir sorprendentemente rápido para algunos sistemas, con sistemas de estrellas binarias masivas que sobreviven a las explosiones de supernovas para convertirse en estrellas binarias de neutrones, y los binarios luego se juntan en espiral en menos de mil millones de años para crear un SGRB. La investigación se publicará en Cartas de revistas astrofísicas .

Este objeto, llamado GRB181123B porque fue el segundo estallido descubierto el 23 de noviembre de 2018, la noche de Acción de Gracias, fue detectado inicialmente por el Observatorio Swift Neil Gehrels de la NASA. Cuando la alerta de un evento del satélite Swift se transmitió en todo el mundo, varios telescopios enfocaron su vista en él. En cuestión de horas, un equipo de la Universidad Northwestern utilizó el espectrógrafo multiobjeto Gemini (GMOS), que también es un generador de imágenes, en el telescopio Gemini North en Maunakea en Hawai'i para registrar el resplandor muy débil del objeto.

"Aprovechamos las capacidades únicas de respuesta rápida y la exquisita sensibilidad de Gemini North y su generador de imágenes GMOS para obtener observaciones profundas del estallido pocas horas después de su descubrimiento, "dijo Kerry Paterson del Centro de Exploración e Investigación Interdisciplinaria en Astrofísica (CIERA) de la Universidad Northwestern, NOSOTROS., quien dirigió el equipo de investigación. "Las imágenes de Géminis eran muy nítidas, y nos permitió señalar la ubicación de una galaxia específica ".

"Este es un maravilloso ejemplo de astronomía en el dominio del tiempo, que implica un seguimiento extremadamente rápido de un evento que evoluciona rápidamente, ", dijo Hans Krimm de la Fundación Nacional de Ciencias de EE. UU." La rápida respuesta de Géminis fue fundamental para detectar este evento con rapidez, y los datos ópticos e infrarrojos se suman a la emoción de la astronomía de mensajeros múltiples, donde las observaciones de la luz, ondas gravitacionales, los neutrinos y los rayos cósmicos se unen para contar una historia convincente ".

Junto con las observaciones de Géminis, el equipo hizo observaciones de seguimiento utilizando el Observatorio W. M. Keck en Hawai'i y el Telescopio Multi-Espejo (MMT), ubicado en el Observatorio Fred Lawrence Whipple en Mount Hopkins en Arizona. Luego, los investigadores utilizaron la cámara infrarroja y el espectrógrafo Gemini South, FLAMENCOS-2, en Chile para obtener un espectro de la galaxia anfitriona para precisar la distancia del SGRB. Se encontró que el objeto estaba a unos 10 mil millones de años luz de distancia, convirtiéndolo en el segundo SGRB confirmado más distante, y el SGRB de alta confianza más distante con detección óptica de resplandor. En comparación con las detecciones de ondas gravitacionales de la fusión de estrellas de neutrones en el Universo muy cercano, Los SGRB son análogos distantes.

"La identificación de ciertos patrones en el espectro, junto con los colores de la galaxia de los tres observatorios, nos permitió limitar con precisión la distancia y solidificarla como uno de los SGRB más distantes hasta la fecha en 16 años de operaciones Swift, "dijo Paterson.

El seguimiento rápido del descubrimiento de ráfagas de Swift fue esencial. Muchos SGRB no se pueden observar con un telescopio a tiempo para captar la luz óptica. La luz del resplandor se desvanece rápidamente y puede llevar un tiempo correspondientemente largo para un gran, telescopio sensible para interrumpir su plan de observación normal y moverse hacia el nuevo objetivo para comenzar sus observaciones de seguimiento.

Una vez realizada la detección óptica del SGRB con Gemini, y se identificó su galaxia anfitriona, el equipo pudo determinar las propiedades clave de la población estelar madre dentro de la galaxia que produjo el SGRB.

"Realizar 'análisis forenses' para comprender el entorno local de los SGRB y cómo se ven sus galaxias de origen puede decirnos mucho sobre la física subyacente de estos sistemas, por ejemplo, cómo se forman los progenitores SGRB y cuánto tardan en fusionarse, ", dijo Wen-fai Fong de la Universidad Northwestern y coautor del estudio." Ciertamente no esperábamos descubrir un SGRB extremadamente distante, ya que son muy raros y débiles, ¡pero nos sorprendió gratamente! Esto nos motiva a perseguir a todos los que podamos ".

La mayoría de los 43 SGRB de alta confianza utilizados en el estudio cuyas distancias se han medido hasta la fecha se han encontrado más cerca de casa. Los SGRB distantes ofrecen una forma única de estudiar los mismos tipos de eventos cuando el Universo era mucho más joven:un período ocupado en el Universo en el que las estrellas se formaban rápidamente y las galaxias crecían rápidamente. La adición de otro SGRB muy distante a la población podría cambiar la comprensión de estos eventos por parte de los astrónomos, en particular, cuánto tardan dos estrellas de neutrones en fusionarse, y la tasa de fusiones de estrellas de neutrones durante esta época de la historia del Universo. "Encontrar un SGRB tan temprano en la historia del Universo sugiere que al menos algunos pares de estrellas de neutrones podrían necesitar unirse con relativa rapidez, "según Fong.

"Con los recursos telescópicos adecuados y las instalaciones de seguimiento dedicadas, como el Observatorio Gemini, podemos abrir una nueva era de descubrimiento de SGRB distantes, motivar más estudios de seguimiento de eventos pasados ​​y un seguimiento igualmente intenso de los futuros, "dijo Paterson.