El 17 de agosto 2017, el Observatorio de Ondas Gravitacionales del Interferómetro Láser detectó ondas gravitacionales de una colisión de estrellas de neutrones. Dentro de las 12 horas, Los observatorios habían identificado la fuente del evento dentro de la galaxia NGC 4993, que se muestra en esta imagen del Telescopio Espacial Hubble, y localizó una llamarada estelar asociada llamada kilonova. Hubble observó que los destellos de luz se desvanecían en el transcurso de 6 días, como se muestra en estas observaciones tomadas el 22 de agosto, 26, y 28 (recuadros). Crédito:NASA, ESA; reconocimiento:A. Levan (U. Warwick), N. Tanvir (U. Leicester), y A. Fruchter y O. Fox (STScI)
El 17 de agosto 2017, ondas débiles en el tejido del espacio-tiempo conocidas como ondas gravitacionales se extendieron sobre la Tierra. A diferencia de las ondas gravitacionales detectadas previamente, estos iban acompañados de luz, permitiendo a los astrónomos identificar la fuente. El telescopio espacial Hubble de la NASA dirigió su poderosa mirada hacia la nueva baliza, obteniendo tanto imágenes como espectros. Los datos resultantes ayudarán a revelar detalles de la colisión titánica que creó las ondas gravitacionales. y sus secuelas.
El Observatorio de Ondas Gravitacionales del Interferómetro Láser (LIGO) detectó ondas gravitacionales a las 8:41 a.m.EDT del 17 de agosto. Dos segundos después, El telescopio espacial de rayos gamma Fermi de la NASA midió un pulso corto de rayos gamma conocido como estallido de rayos gamma. Muchos observatorios, incluidos los telescopios espaciales, investigó la ubicación sospechosa de la fuente, y en unas 12 horas varios vieron su presa.
En una galaxia distante llamada NGC 4993, a unos 130 millones de años luz de la Tierra, un punto de luz brillaba donde antes no había nada. Era unas mil veces más brillante que una variedad de destellos estelares llamados nova, poniéndolo en una clase de objetos que los astrónomos llaman "kilonovas". También se desvaneció notablemente durante seis días de observaciones del Hubble.
"Esta parece ser la trifecta que la comunidad astronómica ha estado esperando:ondas gravitacionales, un estallido de rayos gamma y una kilonova, todos juntos, "dijo Ori Fox, del Instituto de Ciencias del Telescopio Espacial en Baltimore.
La fuente de los tres fue la colisión de dos estrellas de neutrones, los restos envejecidos de un sistema estelar binario. Una estrella de neutrones se forma cuando el núcleo de una estrella masiva moribunda colapsa, un proceso tan violento que aplasta los protones y los electrones para formar partículas subatómicas llamadas neutrones. El resultado es como un núcleo atómico gigante, amontonando material de varios Soles en una bola de unas pocas millas de diámetro.
En NGC 4993, dos estrellas de neutrones una vez giraron en espiral una alrededor de la otra a una velocidad cegadora. Mientras se acercaban, giraban aún más rápido, girando tan rápido como una licuadora cerca del final. Las poderosas fuerzas de las mareas arrancaron enormes trozos mientras que el resto chocó y se fusionó, formando una estrella de neutrones más grande o quizás un agujero negro. Las sobras se arrojaron al espacio. Liberado de la aplastante presión, neutrones convertidos de nuevo en protones y electrones, formando una variedad de elementos químicos más pesados que el hierro.
"Creemos que las colisiones de estrellas de neutrones son una fuente de todo tipo de elementos pesados, desde el oro de nuestras joyas hasta el plutonio que impulsa las naves espaciales, plantas de energía y bombas, "dijo Andy Fruchter, del Instituto de Ciencias del Telescopio Espacial.
El 17 de agosto 2017, el Observatorio de ondas gravitacionales del interferómetro láser detectó ondas gravitacionales de una colisión de estrellas de neutrones. Dentro de las 12 horas, Los observatorios habían identificado la fuente del evento dentro de la galaxia NGC 4993, que se muestra en esta imagen del Telescopio Espacial Hubble, y localizó una llamarada estelar asociada llamada kilonova (caja). Recuadro:Hubble observó que la kilonova se desvanecía en el transcurso de seis días. Crédito:NASA y ESA
Varios equipos de científicos están utilizando el conjunto de cámaras y espectrógrafos del Hubble para estudiar la fuente de ondas gravitacionales. Fruchter, Fox y sus colegas utilizaron el Hubble para obtener un espectro del objeto en luz infrarroja. Al dividir la luz de la fuente en un espectro de arco iris, los astrónomos pueden sondear los elementos químicos que están presentes. El espectro mostró varias protuberancias y ondulaciones que señalan la formación de algunos de los elementos más pesados de la naturaleza.
"El espectro se veía exactamente como los físicos teóricos habían predicho que aparecería el resultado de la fusión de dos estrellas de neutrones. Ató este objeto a la fuente de ondas gravitacionales más allá de toda duda razonable, "dijo Andrew Levan de la Universidad de Warwick en Coventry, Inglaterra, quien dirigió una de las propuestas de observaciones espectrales del Hubble. Observaciones espectrales adicionales fueron dirigidas por NialTanvir de la Universidad de Leicester, Inglaterra.
Las líneas espectrales se pueden utilizar como huellas digitales para identificar elementos individuales. Sin embargo, este espectro está resultando un desafío para interpretar.
"Más allá del hecho de que dos estrellas de neutrones arrojaron mucha materia al espacio, todavía no estamos seguros de qué más nos dice el espectro, ", explicó Fruchter." Debido a que el material se mueve tan rápido, las líneas espectrales están manchadas. También, hay todo tipo de isótopos inusuales, muchos de los cuales son de corta duración y sufren desintegración radiactiva. La buena noticia es que se trata de un espectro exquisito, por lo que tenemos una gran cantidad de datos con los que trabajar y analizar ".
Hubble también recogió luz visible del evento que se desvaneció gradualmente en el transcurso de varios días. Los astrónomos creen que esta luz provino de un poderoso "viento" de material que se apresura hacia afuera. Estas observaciones sugieren que los astrónomos vieron la colisión desde arriba del plano orbital de las estrellas de neutrones. Si se ve de lado (a lo largo del plano orbital), la materia expulsada durante la fusión habría oscurecido la luz visible y solo la luz infrarroja sería visible.
"Lo que vemos desde una kilonova podría depender de nuestro ángulo de visión. El mismo tipo de evento parecería diferente dependiendo de si lo estamos mirando de frente o de borde, que fue una sorpresa total para nosotros, "dijo Eleonora Troja de la Universidad de Maryland, College Park, y el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland. Troja también es investigadora principal de un equipo que utiliza observaciones de Hubble para estudiar el objeto.
La fuente de ondas gravitacionales ahora está demasiado cerca del Sol en el cielo para que el Hubble y otros observatorios la estudien. Volverá a estar a la vista en noviembre. Hasta entonces, Los astrónomos trabajarán diligentemente para aprender todo lo que puedan sobre este evento único.
El lanzamiento del telescopio espacial James Webb de la NASA también ofrecerá la oportunidad de examinar la luz infrarroja de la fuente. si ese resplandor sigue siendo detectable en los meses y años venideros.
