Consecuencias de la fusión de dos estrellas de neutrones. La eyección de una explosión inicial formó una capa alrededor del agujero negro formado a partir de la fusión. Un chorro de material propulsado desde un disco que rodea el agujero negro primero interactuó con el material eyectado para formar un amplio "capullo". Más tarde, el chorro se abrió paso para emerger al espacio interestelar, donde se hizo evidente su movimiento extremadamente rápido. Crédito:Sophia Dagnello, NRAO / AUI / NSF
Una medición precisa utilizando una colección continental de radiotelescopios de la National Science Foundation (NSF) ha revelado que un estrecho chorro de partículas que se mueven casi a la velocidad de la luz irrumpió en el espacio interestelar después de que un par de estrellas de neutrones se fusionaran en una galaxia de 130 millones de luz. -Años de la Tierra. La fusión, que ocurrió en agosto de 2017, envió ondas gravitacionales ondeando a través del espacio. Fue el primer evento en ser detectado tanto por ondas gravitacionales como por ondas electromagnéticas, incluidos los rayos gamma, Rayos X, luz visible, y ondas de radio.
Las secuelas de la fusión, llamado GW170817, fue observado por telescopios terrestres y en órbita alrededor del mundo. Los científicos observaron cómo las características de las ondas recibidas cambiaban con el tiempo, y utilizó los cambios como pistas para revelar la naturaleza de los fenómenos que siguieron a la fusión.
Una pregunta que se destacó incluso meses después de la fusión, era si el evento había producido o no un estrecho, chorro de material en rápido movimiento que se abrió camino hacia el espacio interestelar. Eso fue importante porque tales chorros son necesarios para producir el tipo de estallidos de rayos gamma que los teóricos habían dicho que deberían ser causados por la fusión de pares de estrellas de neutrones.
La respuesta llegó cuando los astrónomos utilizaron una combinación del Very Long Baseline Array (VLBA) de NSF, el Karl G. Jansky Very Large Array (VLA), y el Telescopio Robert C. Byrd Green Bank (GBT) y descubrió que una región de emisión de radio de la fusión se había movido, y el movimiento era tan rápido que solo un chorro podía explicar su velocidad.
"Medimos un movimiento aparente cuatro veces más rápido que la luz. Esa ilusión, llamado movimiento superluminal, resulta cuando el chorro apunta casi hacia la Tierra y el material en el chorro se mueve cerca de la velocidad de la luz, "dijo Kunal Mooley, del Observatorio Nacional de Radioastronomía (NRAO) y Caltech.
Los astrónomos observaron el objeto 75 días después de la fusión, luego nuevamente 230 días después.
"Según nuestro análisis, este chorro probablemente sea muy estrecho, como máximo 5 grados de ancho, y apuntaba a solo 20 grados de la dirección de la Tierra, "dijo Adam Deller, de la Universidad Tecnológica de Swinburne y anteriormente de la NRAO. "Pero para coincidir con nuestras observaciones, el material en el chorro también tiene que volar hacia afuera a más del 97 por ciento de la velocidad de la luz ", agregó.
Cuando el chorro del evento de fusión de estrellas de neutrones emergió al espacio, Las imágenes de radio simuladas en la concepción de este artista ilustran su movimiento extremadamente rápido. En los 155 días entre dos observaciones, el jet pareció moverse dos años luz, una distancia que le obligaría a viajar cuatro veces más rápido que la luz. Este "movimiento superluminal" es una ilusión creada cuando el chorro apunta casi hacia la Tierra y en realidad se mueve a más del 97 por ciento de la velocidad de la luz. (No a escala) Crédito:D. Berry, O. Gottlieb, K. Mooley, G. Hallinan, NRAO / AUI / NSF
El escenario que surgió es que la fusión inicial de las dos estrellas de neutrones superdensas provocó una explosión que impulsó una capa esférica de escombros hacia el exterior. Las estrellas de neutrones colapsaron en un agujero negro cuya poderosa gravedad comenzó a atraer material hacia él. Ese material formó un disco que giraba rápidamente y generó un par de chorros que se movían hacia afuera desde sus polos.
A medida que se desarrollaba el evento, la pregunta era si los chorros saldrían del caparazón de escombros de la explosión original. Los datos de las observaciones indicaron que un jet había interactuado con los escombros, formando un amplio "capullo" de material que se expande hacia afuera. Tal capullo se expandiría más lentamente que un chorro.
"Nuestra interpretación es que el capullo dominó la emisión de radio hasta unos 60 días después de la fusión, y en épocas posteriores la emisión fue dominada por chorros, "dijo Ore Gottlieb, de la Universidad de Tel Aviv, un destacado teórico del estudio.
"Tuvimos la suerte de poder observar este evento, porque si el chorro hubiera apuntado mucho más lejos de la Tierra, la emisión de radio habría sido demasiado débil para que la detectemos, "dijo Gregg Hallinan de Caltech.
La detección de un chorro de rápido movimiento en GW170817 fortalece en gran medida la conexión entre las fusiones de estrellas de neutrones y las explosiones de rayos gamma de corta duración. dijeron los científicos. Agregaron que los chorros deben apuntar relativamente cerca de la Tierra para que se detecte el estallido de rayos gamma.
"Nuestro estudio demuestra que la combinación de observaciones del VLBA, el VLA y el GBT es un medio poderoso para estudiar los chorros y la física asociados con los eventos de ondas gravitacionales, "Dijo Mooley.
"El evento de fusión fue importante por varias razones, y sigue sorprendiendo a los astrónomos con más información, "dijo Joe Pesce, Director del programa NSF para NRAO. "Los chorros son fenómenos enigmáticos que se observan en varios entornos, y ahora estas exquisitas observaciones en la parte de radio del espectro electromagnético están proporcionando una visión fascinante de ellas, ayudándonos a comprender cómo funcionan ".
Mooley y sus colegas informaron sus hallazgos en la versión en línea del 5 de septiembre de la revista. Naturaleza .
