Cuanto más lejos se encuentra un objeto en el universo, cuanto más débil aparece a través de la lente de un telescopio.

Entonces, cuando un equipo de astrofísicos dirigido por la Universidad de Northwestern detectó un resplandor de un breve estallido de rayos gamma (SGRB) ubicado a 10 mil millones de años luz de distancia, ellos se sorprendieron. Resplandores después de todo, ya son señales increíblemente débiles y rápidas, que a veces duran solo horas.

Conocido como SGRB181123B, el estallido se produjo apenas 3.800 millones de años después del Big Bang. Es el segundo SGRB más distante y bien establecido jamás detectado y el evento más distante con un resplandor óptico.

"Ciertamente no esperábamos descubrir un SGRB distante, ya que son extremadamente raros y muy débiles, "dijo Wen-fai Fong de Northwestern, un autor principal del estudio. "Realizamos 'análisis forenses' con telescopios para comprender su entorno local, porque el aspecto de su galaxia natal puede decirnos mucho sobre la física subyacente de estos sistemas ".

Kerry Paterson, el primer autor del estudio, dijo, "Creemos que estamos descubriendo la punta del iceberg en términos de SGRB distantes. Eso nos motiva a estudiar más a fondo los eventos pasados ​​y examinar intensamente los futuros".

El estudio se publicará en Cartas de revistas astrofísicas .

Fong es profesor asistente de física y astronomía en la Facultad de Artes y Ciencias Weinberg de Northwestern y miembro de CIERA (Centro de Exploración e Investigación Interdisciplinaria en Astrofísica). Paterson es asociado postdoctoral en CIERA.

Algunas de las explosiones más enérgicas y brillantes del universo, Lo más probable es que los SGRB se produzcan cuando dos estrellas de neutrones se fusionan. Esta fusión provoca un estallido de rayos gamma de corta duración, que es la forma de luz más enérgica. Por lo general, los astrónomos solo detectan siete u ocho SGRB cada año que están lo suficientemente bien localizados para realizar más observaciones. Y debido a que sus resplandores suelen durar, a lo sumo, unas horas antes de desvanecerse en el olvido, rara vez permanecen lo suficiente como para que los astrónomos puedan observarlos de cerca.

Pero con SGRB181123B, los astrónomos tuvieron suerte. El Observatorio Swift Neil Gehrels de la NASA detectó por primera vez el evento en la noche de Acción de Gracias en 2018. En cuestión de horas, el equipo de Northwestern accedió de forma remota al Observatorio internacional Gemini, utilizando el telescopio Gemini-North, ubicado en lo alto de Mauna Kea en Hawaii. Con este telescopio de 8,1 metros, los investigadores midieron el resplandor óptico del SGRB181123B.

Con observaciones de seguimiento utilizando Gemini-South en Chile, MMT en Arizona y Keck en Hawaii, el equipo se dio cuenta de que SGRB181123B puede estar más distante que la mayoría.

"Pudimos obtener observaciones profundas del estallido pocas horas después de su descubrimiento, ", Dijo Paterson." Las imágenes de Géminis eran muy nítidas, lo que nos permite señalar la ubicación de una galaxia específica en el universo ".

Fong agregado, "Con SGRB, no detectarás nada si llegas demasiado tarde al cielo. Pero de vez en cuando si reaccionas lo suficientemente rápido, aterrizarás en una detección realmente hermosa como esta ".

Un vistazo a un mediodía cósmico

Para descubrir la distancia del SGRB a la Tierra, Luego, el equipo accedió a un espectrógrafo de infrarrojo cercano en Gemini-South, que puede sondear longitudes de onda más rojas. Al tomar un espectro de la galaxia anfitriona, los investigadores se dieron cuenta de que habían descubierto por casualidad un SGRB distante.

Después de identificar la galaxia anfitriona y calcular la distancia, Fong, Paterson y su equipo pudieron determinar las propiedades clave de las poblaciones estelares parentales dentro de la galaxia que produjo el evento. Debido a que SGRB181123B apareció cuando el universo tenía solo aproximadamente el 30% de su edad actual, durante una época conocida como "mediodía cósmico", ofreció una oportunidad única para estudiar las fusiones de estrellas de neutrones de cuando el universo era un "adolescente".

Cuando ocurrió SGRB181123B, el universo estaba increíblemente ocupado, con estrellas de rápida formación y galaxias de rápido crecimiento. Las estrellas binarias masivas necesitan tiempo para nacer, evolucionan y mueren, convirtiéndose finalmente en un par de estrellas de neutrones que eventualmente se fusionan.

"Se desconoce durante mucho tiempo cuánto tardan en fusionarse las estrellas de neutrones, en particular las que producen SGRB, "Dijo Fong." Encontrar un SGRB en este punto de la historia del universo sugiere que, en un momento en que el universo estaba formando muchas estrellas, el par de estrellas de neutrones puede haberse fusionado con bastante rapidez ".