Han pasado tres años desde la detección histórica de una fusión de estrellas de neutrones a partir de ondas gravitacionales. Y desde ese dia un equipo internacional de investigadores dirigido por la astrónoma de la Universidad de Maryland, Eleonora Troja, ha estado monitoreando continuamente las emisiones de radiación subsiguientes para proporcionar la imagen más completa de tal evento.

Su análisis proporciona posibles explicaciones para los rayos X que continuaron irradiando desde la colisión mucho después de que los modelos predijeran que se detendrían. El estudio también revela que los modelos actuales de estrellas de neutrones y colisiones de cuerpos compactos carecen de información importante. La investigación fue publicada el 12 de octubre de 2020, en el diario Avisos mensuales de la Royal Astronomical Society .

"Estamos entrando en una nueva fase en nuestra comprensión de las estrellas de neutrones, "dijo Troja, científico investigador asociado en el Departamento de Astronomía de la UMD y autor principal del artículo. "Realmente no sabemos qué esperar a partir de este momento, porque todos nuestros modelos no predecían rayos X y nos sorprendió verlos 1, 000 días después de que se detectó el evento de colisión. Puede llevar años descubrir la respuesta a lo que está sucediendo, pero nuestra investigación abre la puerta a muchas posibilidades.

La fusión de estrellas de neutrones que estudió el equipo de Troja, GW170817, se identificó por primera vez a partir de ondas gravitacionales detectadas por el Observatorio de ondas gravitacionales del interferómetro láser y su homólogo Virgo el 17 de agosto. 2017. En cuestión de horas, telescopios de todo el mundo comenzaron a observar la radiación electromagnética, incluidos los rayos gamma y la luz emitida por la explosión. Fue la primera y única vez que los astrónomos pudieron observar la radiación asociada con las ondas de gravedad, aunque sabían desde hace mucho tiempo que se produce esa radiación. Todas las demás ondas de gravedad observadas hasta la fecha se han originado a partir de eventos demasiado débiles y demasiado lejanos para que la radiación se detecte desde la Tierra.

Segundos después de que se detectara GW170817, los científicos registraron el chorro de energía inicial, conocido como estallido de rayos gamma, luego la kilonova más lenta, una nube de gas que estalló detrás del chorro inicial. La luz de la kilonova duró unas tres semanas y luego se desvaneció. Mientras tanto, nueve días después de que se detectó por primera vez la onda de gravedad, los telescopios observaron algo que no habían visto antes:rayos X. Los modelos científicos basados ​​en la astrofísica conocida predijeron que a medida que el chorro inicial de la colisión de una estrella de neutrones se mueve a través del espacio interestelar, crea su propia onda de choque, que emite rayos X, ondas de radio y luz. Esto se conoce como el resplandor crepuscular. Pero nunca antes se había observado un resplandor semejante. En este caso, el resplandor alcanzó su punto máximo alrededor de 160 días después de que se detectaron las ondas de gravedad y luego se desvaneció rápidamente. Pero los rayos X permanecieron. Fueron observados por última vez por el Observatorio de rayos X Chandra dos años y medio después de que se detectara por primera vez GW170817.

El nuevo artículo de investigación sugiere algunas posibles explicaciones para las emisiones de rayos X de larga duración. Una posibilidad es que estos rayos X representen una característica completamente nueva del resplandor crepuscular de una colisión, y la dinámica de un estallido de rayos gamma es de alguna manera diferente de lo esperado.

"Tener una colisión tan cerca de nosotros que sea visible abre una ventana a todo el proceso al que rara vez tenemos acceso, "dijo Troja, who is also a research scientist at NASA's Goddard Space Flight Center. "It may be there are physical processes we have not included in our models because they're not relevant in the earlier stages that we are more familiar with, when the jets form."

Another possibility is that the kilonova and the expanding gas cloud behind the initial jet of radiation may have created their own shock wave that took longer to reach Earth.

"We saw the kilonova, so we know this gas cloud is there, and the X-rays from its shock wave may just be reaching us, " said Geoffrey Ryan, a postdoctoral associate in the UMD Department of Astronomy and a co-author of the study. "But we need more data to understand if that's what we're seeing. If it is, it may give us a new tool, a signature of these events that we haven't recognized before. That may help us find neutron star collisions in previous records of X-ray radiation."

A third possibility is that something may have been left behind after the collision, perhaps the remnant of an X-ray emitting neutron star.

Much more analysis is needed before researchers can confirm exactly where the lingering X-rays came from. Some answers may come in December 2020, when the telescopes will once again be aimed at the source of GW170817. (The last observation was in February, 2020.)

"This may be the last breath of an historical source or the beginning of a new story, in which the signal brightens up again in the future and may remain visible for decades or even centuries, " Troja said. "Whatever happens, this event is changing what we know about neutron star mergers and rewriting our models."