Tres meses de observaciones con Karl G. Jansky Very Large Array (VLA) de la National Science Foundation han permitido a los astrónomos concentrarse en la explicación más probable de lo que sucedió después de la violenta colisión de un par de estrellas de neutrones en una galaxia 130. millones de años luz de la Tierra. Lo que aprendieron significa que los astrónomos podrán ver y estudiar muchas más colisiones de este tipo.

El 17 de agosto 2017, los observatorios de ondas gravitacionales LIGO y VIRGO se combinaron para localizar las tenues ondas en el espacio-tiempo causadas por la fusión de dos estrellas de neutrones superdensas. Fue la primera detección confirmada de tal fusión y solo la quinta detección directa de ondas gravitacionales. predicho hace más de un siglo por Albert Einstein.

Las ondas gravitacionales fueron seguidas por estallidos de rayos gamma, Rayos X, y luz visible del evento. El VLA detectó las primeras ondas de radio provenientes del evento el 2 de septiembre. Esta fue la primera vez que se había visto un objeto astronómico con ondas gravitacionales y ondas electromagnéticas.

El momento y la fuerza de la radiación electromagnética en diferentes longitudes de onda proporcionaron a los científicos pistas sobre la naturaleza de los fenómenos creados por la colisión inicial de estrellas de neutrones. Antes del evento de agosto, los teóricos habían propuesto varias ideas —modelos teóricos— sobre estos fenómenos. Como la primera colisión de este tipo en ser identificada positivamente, el evento de agosto brindó la primera oportunidad de comparar las predicciones de los modelos con las observaciones reales.

Los astrónomos que utilizan el VLA, junto con el Australia Telescope Compact Array y el Giant Metrewave Radio Telescope en India, Observó regularmente el objeto a partir de septiembre. Los radiotelescopios mostraron que la emisión de radio ganaba cada vez más fuerza. Basado en esto, los astrónomos identificaron el escenario más probable para las secuelas de la fusión.

"El aumento gradual de brillo de la señal de radio indica que estamos viendo una salida de material de gran angular, viajando a velocidades comparables a la velocidad de la luz, de la fusión de estrellas de neutrones, "dijo Kunal Mooley, ahora un Observatorio Nacional de Radioastronomía (NRAO) Jansky Postdoctoral Fellow alojado por Caltech.

Las mediciones observadas están ayudando a los astrónomos a descubrir la secuencia de eventos desencadenados por la colisión de las estrellas de neutrones.

La fusión inicial de los dos objetos superdensos provocó una explosión, llamado kilonova, que impulsó una cáscara esférica de escombros hacia afuera. Las estrellas de neutrones colapsaron en un remanente, posiblemente un agujero negro, cuya poderosa gravedad comenzó a atraer material hacia él. Ese material formó un disco que giraba rápidamente que generó un par de estrechos, Chorros de material ultrarrápidos que fluyen hacia afuera desde sus polos.

Si uno de los chorros apuntara directamente hacia la Tierra, habríamos visto un estallido de rayos gamma de corta duración, como muchos han visto antes, dijeron los científicos.

"Ese claramente no fue el caso, "Dijo Mooley.

Algunas de las primeras mediciones del evento de agosto sugirieron, en cambio, que uno de los chorros pudo haber apuntado ligeramente hacia la Tierra. Este modelo explicaría el hecho de que la emisión de radio y rayos X solo se vieron algún tiempo después de la colisión.

"Ese modelo simple, de un jet sin estructura (el llamado jet de sombrero de copa) visto fuera del eje, haría que la emisión de radio y rayos X se debilitara lentamente. Mientras observábamos el fortalecimiento de la emisión de radio, nos dimos cuenta de que la explicación requería un modelo diferente, "dijo Alessandra Corsi, de la Universidad Tecnológica de Texas.

Los astrónomos observaron un modelo publicado en octubre por Mansi Kasliwal de Caltech, y colegas, y desarrollado por Ore Gottlieb, de la Universidad de Tel Aviv, y sus colegas. En ese modelo, el chorro no sale de la esfera de escombros de la explosión. En lugar de, recoge el material circundante a medida que se mueve hacia afuera, produciendo un amplio "capullo" que absorbe la energía del chorro.

Los astrónomos favorecieron este escenario basándose en la información que obtuvieron al usar los radiotelescopios. Poco después de las observaciones iniciales del lugar de la fusión, El viaje anual de la Tierra alrededor del Sol colocó el objeto demasiado cerca del Sol en el cielo para que lo observaran los telescopios de rayos X y de luz visible. Por semanas, los radiotelescopios eran la única forma de seguir recopilando datos sobre el evento.

"Si las ondas de radio y los rayos X provienen de un capullo en expansión, nos dimos cuenta de que nuestras mediciones de radio significaban que, cuando el Observatorio de rayos X Chandra de la NASA pudo observar una vez más, encontraría los rayos X, como las ondas de radio, había aumentado en fuerza, "Dijo Corsi.

Mooley y sus colegas publicaron un documento con sus mediciones de radio, su escenario favorito para el evento, y esta predicción en línea el 30 de noviembre. Chandra estaba programado para observar el objeto el 2 y 6 de diciembre.

"El 7 de diciembre salieron los resultados de Chandra, y la emisión de rayos X se había iluminado tal como lo habíamos predicho, "dijo Gregg Hallinan, de Caltech.

"El acuerdo entre los datos de radio y rayos X sugiere que los rayos X se originan en el mismo flujo de salida que produce las ondas de radio, "Dijo Mooley.

"Fue muy emocionante ver confirmada nuestra predicción, "Dijo Hallinan. Añadió:"Una implicación importante del modelo capullo es que deberíamos poder ver muchas más de estas colisiones detectando su electromagnético, no solo su gravitacional, ondas."

Mooley, Hallinan, Corsi, y sus colegas informaron sus hallazgos en la revista científica Naturaleza .