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    Observaciones infrarrojas de Spitzer de una fuente de ondas gravitacionales:una fusión binaria de estrellas de neutrones

    La imagen infrarroja IRAC de la emisión a 4,5 micrones de la fusión de dos estrellas de neutrones detectada por primera vez por detectores de ondas gravitacionales. La imagen fue tomada 43 días después del evento de fusión. Después de un procesamiento sofisticado para eliminar la mayor parte de un objeto cercano muy brillante, la fuente de la fusión se puede ver claramente en la parte superior izquierda, resaltado con rojo. Crédito:NASA / Spitzer / SAO Villar et al., 2018

    GW170817 es el nombre dado a una señal de onda gravitacional vista por los detectores LIGO y Virgo el 17 de agosto de 2017. Con una duración de aproximadamente 100 segundos, la señal fue producida por la fusión de dos estrellas de neutrones. Luego, la observación se confirmó, la primera vez que esto sucedió para ondas gravitacionales, mediante observaciones con ondas de luz:las cinco detecciones anteriores de agujeros negros fusionados no tenían (y no se esperaba que tuvieran) ninguna señal electromagnética detectable. La luz de la fusión de estrellas de neutrones es producida por la desintegración radiactiva de los núcleos atómicos creados en el evento. (Las fusiones de estrellas de neutrones hacen más que producir luz óptica, por cierto:también son responsables de producir la mayor parte del oro en el universo). Numerosas observaciones ópticas terrestres de la fusión concluyeron que los núcleos atómicos en descomposición se dividen en al menos dos grupos, uno que evoluciona y se mueve rápidamente compuesto de elementos menos masivos que los elementos de la serie Lanthanide, y uno que evoluciona más lentamente y está dominado por elementos más pesados.

    Diez días después de la fusión, la emisión continua alcanzó su punto máximo en longitudes de onda infrarrojas con una temperatura de aproximadamente 1300 kelvin, y continuó enfriándose y oscureciendo. La cámara de matriz de infrarrojos (IRAC) en el telescopio espacial Spitzer observó la región alrededor de GW170817 durante 3,9 horas en tres épocas 43, 74 y 264 días después del evento (SAO es el hogar del IRAC PI Fazio y su equipo). La forma y evolución de la emisión reflejan los procesos físicos en el trabajo, por ejemplo, la fracción de elementos pesados ​​en la eyección o el posible papel del polvo de carbón. El seguimiento del flujo a lo largo del tiempo permite a los astrónomos refinar sus modelos y comprender lo que sucede cuando las estrellas de neutrones se fusionan.

    Un equipo de astrónomos de CfA, Victoria Villar, Philip Cowperthwaite, Edo Berger, Peter Blanchard, Sebastián Gómez, Kate Alexander, Tarraneh Eftekhari, Giovanni Fazio, James Guillochon, Joe Hora, Matthew Nicholl, y Peter Williams y dos colegas participaron en un esfuerzo por medir e interpretar las observaciones infrarrojas. La fuente era extremadamente débil y, además, se encuentra cerca de una fuente puntual muy brillante. Usando un algoritmo novedoso para preparar y restar las imágenes IRAC para eliminar los objetos de brillo constante, el equipo pudo identificar claramente el origen de la fusión en las dos primeras épocas, aunque fue más débil de lo que predijeron los modelos en más de un factor de dos. Se había atenuado más allá de la detección en la tercera época. Sin embargo, la tasa de atenuación y los colores infrarrojos son consistentes con los modelos; en estas épocas, el material se había enfriado a aproximadamente 1200 kelvin. El equipo sugiere varias posibles razones para el sorprendente desmayo, incluida la posible transformación de la eyección en una fase nebulosa y señala que el nuevo conjunto de datos ayudará a refinar los modelos.

    Los científicos concluyen enfatizando que las futuras detecciones de fusiones de estrellas binarias (un LISA mejorado comenzará a observar nuevamente en 2019) se beneficiarán de manera similar de las observaciones infrarrojas. y que la caracterización del infrarrojo permitirá una determinación más precisa de los procesos de desintegración nuclear en curso. Su papel actual, es más, muestra que Spitzer debería poder detectar fusiones binarias tan lejos como cuatrocientos millones de años luz, sobre la distancia que la LISA mejorada debería poder sondear.


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