El 16 de octubre 2017, un grupo internacional de astrónomos y físicos informó con entusiasmo la primera detección simultánea de luz y ondas gravitacionales de la misma fuente:una fusión de dos estrellas de neutrones. Ahora, un equipo que incluye a varios astrónomos de la Universidad de Maryland ha identificado a un pariente directo de ese evento histórico.

El objeto recién descrito, llamado GRB150101B, fue reportado como un estallido de rayos gamma localizado por el Observatorio Neil Gehrels Swift de la NASA en 2015. Observaciones de seguimiento por el Observatorio de Rayos X Chandra de la NASA, el telescopio espacial Hubble (HST) y el telescopio Discovery Channel (DCT) sugieren que GRB150101B comparte notables similitudes con la fusión de estrellas de neutrones, llamado GW170817, descubierto por el Observatorio de ondas gravitacionales del interferómetro láser (LIGO) y observado por múltiples telescopios de recolección de luz en 2017.

Un nuevo estudio sugiere que estos dos objetos separados pueden, De hecho, estar directamente relacionado. Los resultados se publicaron el 16 de octubre de 2018 en la revista Comunicaciones de la naturaleza .

"Es un gran paso pasar de un objeto detectado a dos, "dijo la autora principal del estudio, Eleonora Troja, un científico investigador asociado en el Departamento de Astronomía de la UMD con una cita conjunta en el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA. "Nuestro descubrimiento nos dice que eventos como GW170817 y GRB150101B podrían representar una clase completamente nueva de objetos en erupción que se encienden y apagan, y en realidad podrían ser relativamente comunes".

Troja y sus colegas sospechan que tanto GRB150101B como GW170817 fueron producidos por el mismo tipo de evento:una fusión de dos estrellas de neutrones. Cada una de estas catastróficas coalescencias generó un chorro estrecho, o haz, de partículas de alta energía. Los chorros produjeron cada uno un corto, intenso estallido de rayos gamma (GRB):un potente destello que dura sólo unos segundos. GW170817 también creó ondas en el espacio-tiempo llamadas ondas gravitacionales, sugiriendo que esto podría ser una característica común de las fusiones de estrellas de neutrones.

La aparente coincidencia entre GRB150101B y GW170817 es sorprendente:ambos produjeron un estallido de rayos gamma inusualmente débil y de corta duración y ambos fueron una fuente de brillo, Luz óptica azul y emisión de rayos X de larga duración. Las galaxias anfitrionas también son notablemente similares, basado en observaciones HST y DCT. Ambas son galaxias elípticas brillantes con una población de estrellas de unos pocos miles de millones de años que no muestran evidencia de formación de nuevas estrellas.

"Tenemos un caso de semejanzas cósmicas, "dijo el coautor del estudio, Geoffrey Ryan, investigador postdoctoral en el Departamento de Astronomía de la UMD y miembro del Joint Space-Science Institute. "Se ven iguales, actúan igual y proceden de barrios similares, así que la explicación más simple es que pertenecen a la misma familia de objetos ".

En los casos de GRB150101B y GW170817, la explosión probablemente se vio "fuera del eje, " es decir, con el chorro no apuntando directamente hacia la Tierra. Hasta aquí, Estos eventos son los únicos dos GRB cortos fuera del eje que los astrónomos han identificado.

La emisión óptica de GRB150101B se encuentra en gran parte en la parte azul del espectro, proporcionando una pista importante de que este evento es otra kilonova, como se ve en GW170817. Una kilonova es un destello luminoso de luz radiactiva que produce grandes cantidades de elementos importantes como la plata, oro, platino y uranio.

Si bien hay muchos puntos en común entre GRB150101B y GW170817, hay dos diferencias muy importantes. Uno es su ubicación:GW170817 está relativamente cerca, a unos 130 millones de años luz de la Tierra, mientras que GRB150101B se encuentra a unos 1.700 millones de años luz de distancia.

La segunda diferencia importante es que, a diferencia de GW170817, No existen datos de ondas gravitacionales para GRB150101B. Sin esta información, el equipo no puede calcular las masas de los dos objetos que se fusionaron. Es posible que el evento sea el resultado de la fusión de un agujero negro y una estrella de neutrones, en lugar de dos estrellas de neutrones.

"Seguramente es sólo cuestión de tiempo antes de que otro evento como GW170817 proporcione tanto datos de ondas gravitacionales como imágenes electromagnéticas. Si la próxima observación de este tipo revela una fusión entre una estrella de neutrones y un agujero negro, eso sería verdaderamente innovador, "dijo el coautor del estudio, Alexander Kutyrev, un científico investigador asociado en el Departamento de Astronomía de la UMD con una cita conjunta en el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA. "Nuestras últimas observaciones nos dan una renovada esperanza de que veremos tal evento en poco tiempo".

Es posible que algunas fusiones como las vistas en GW170817 y GRB150101B hayan sido detectadas previamente, pero no se identificaron correctamente mediante observaciones complementarias en diferentes longitudes de onda de luz, según los investigadores. Sin tales detecciones, en particular, a longitudes de onda más largas, como los rayos X o la luz óptica, es muy difícil determinar la ubicación precisa de los eventos que producen estallidos de rayos gamma.

En el caso de GRB150101B, Los astrónomos primero pensaron que el evento podría coincidir con una fuente de rayos X detectada por Swift en el centro de la galaxia. La explicación más probable para tal fuente sería un agujero negro supermasivo devorando gas y polvo. Sin embargo, Las observaciones de seguimiento con Chandra colocaron el evento más lejos del centro de la galaxia anfitriona.

Según los investigadores, incluso si LIGO hubiera estado operativo a principios de 2015, muy probablemente no habría detectado ondas gravitacionales de GRB150101B debido a la mayor distancia del evento a la Tierra. Todos iguales, Cada nuevo evento observado tanto con LIGO como con múltiples telescopios de captación de luz agregará nuevas piezas importantes al rompecabezas.

"Cada nueva observación nos ayuda a aprender mejor cómo identificar las kilonovas con huellas dactilares espectrales:la plata crea un color azul, mientras que el oro y el platino añaden un tono de rojo, por ejemplo, ", Agregó Troja." Hemos podido identificar esta kilonova sin datos de ondas gravitacionales, así que tal vez en el futuro incluso podremos hacer esto sin observar directamente un estallido de rayos gamma ".

El trabajo de investigación, "Una kilonova azul luminosa y un chorro fuera del eje de una fusión binaria compacta en z =0,1341, "Eleonora Troja, Geoffrey Ryan, Luigi Piro, Hendrik van Eerten, S. Bradley Cenko, Yongmin Yoon, Seong-Kook Lee, Myungshin Im, Takanori Sakamoto, Pradip Gatkine, Alexander Kutyrev y Sylvain Veilleux, fue publicado en la revista Comunicaciones de la naturaleza el 16 de octubre 2018.