Cuando se trata de las explosiones más grandes y brillantes vistas en el Universo, Los astrónomos de la Universidad de Warwick han descubierto que se necesitan dos estrellas para producir un estallido de rayos gamma.

Una nueva investigación resuelve el misterio de cómo las estrellas giran lo suficientemente rápido como para crear las condiciones para lanzar un chorro de material altamente energético al espacio. y ha descubierto que los efectos de las mareas como los que se producen entre la Luna y la Tierra son la respuesta.

El descubrimiento, reportado en Avisos mensuales de la Royal Astronomical Society , se ha realizado utilizando modelos simulados de miles de sistemas estelares binarios, es decir, sistemas solares que tienen dos estrellas orbitando entre sí.

Más de la mitad de todas las estrellas están ubicadas en sistemas estelares binarios y esta nueva investigación ha demostrado que necesitan estar en sistemas estelares binarios para que se creen explosiones masivas.

Una larga ráfaga de rayos gamma (GRB), el tipo examinado en este estudio, ocurre cuando una estrella masiva de aproximadamente diez veces el tamaño de nuestro sol se convierte en supernova, colapsa en una estrella de neutrones o un agujero negro y dispara un chorro relativista de material al espacio. En lugar de que la estrella colapse radialmente hacia adentro, se aplana en un disco para conservar el momento angular. A medida que el material cae hacia adentro, ese momento angular lo lanza en forma de chorro a lo largo del eje polar.

Pero para formar ese chorro de material, la estrella debe girar lo suficientemente rápido para lanzar material a lo largo del eje. Esto presenta un problema porque las estrellas generalmente pierden cualquier giro que adquieren muy rápidamente. Al modelar el comportamiento de estas estrellas masivas a medida que colapsan, los investigadores han podido limitar los factores que provocan la formación de un chorro.

Descubrieron que los efectos de las mareas de un vecino cercano, el mismo efecto que tiene a la Luna y la Tierra unidas en su giro, podrían ser responsables de hacer girar estas estrellas a la velocidad necesaria para crear un estallido de rayos gamma.

Los estallidos de rayos gamma son los eventos más luminosos del Universo y se pueden observar desde la Tierra cuando su chorro de material apunta directamente hacia nosotros. Esto significa que solo vemos alrededor del 10-20% de los GRB en nuestros cielos.

Autora principal Ashley Chrimes, un doctorado estudiante del Departamento de Física de la Universidad de Warwick, dijo:"Estamos prediciendo qué tipo de estrellas o sistemas producen estallidos de rayos gamma, que son las mayores explosiones del Universo. Hasta ahora no estaba claro qué tipo de estrellas o sistemas binarios necesita para producir ese resultado.

"La pregunta ha sido cómo empieza a girar una estrella, o mantiene su giro a lo largo del tiempo. Descubrimos que el efecto de las mareas de una estrella en su pareja impide que se ralentice y, en algunos casos, los está haciendo girar. Están robando energía rotacional de su compañero, una consecuencia de lo cual es que luego se alejan más.

"Lo que hemos determinado es que la mayoría de las estrellas giran rápido precisamente porque están en un sistema binario".

El estudio utiliza una colección de modelos binarios de evolución estelar creados por investigadores de la Universidad de Warwick y el Dr. J J Eldridge de la Universidad de Auckland. Usando una técnica llamada síntesis de población binaria, los científicos pueden simular este mecanismo en una población de miles de sistemas estelares y así identificar los raros ejemplos en los que puede ocurrir una explosión de este tipo.

Dra. Elizabeth Stanway, del Departamento de Física de la Universidad de Warwick, dijo:"Los científicos no han modelado en detalle la evolución binaria en el pasado porque es un cálculo muy complejo de hacer. Este trabajo ha considerado un mecanismo físico dentro de esos modelos que no hemos examinado antes, eso sugiere que los binarios pueden producir suficientes GRB usando este método para explicar el número que estamos observando.

"También ha habido un gran dilema sobre la metalicidad de las estrellas que producen estallidos de rayos gamma. Como astrónomos, medimos la composición de las estrellas y la vía dominante para los estallidos de rayos gamma requiere muy pocos átomos de hierro u otros elementos pesados ​​en la atmósfera estelar. Ha habido un enigma sobre por qué vemos una variedad de composiciones en las estrellas que producen estallidos de rayos gamma, y este modelo ofrece una explicación ".

Ashley agregó:"Este modelo nos permite predecir cómo deberían verse estos sistemas mediante la observación en términos de su temperatura y luminosidad, y cuáles serán probablemente las propiedades del compañero. Ahora estamos interesados ​​en aplicar este análisis para explorar diferentes transitorios astrofísicos, como ráfagas de radio rápidas, y potencialmente puede modelar eventos más raros, como agujeros negros que se convierten en estrellas ".