Misteriosos rayos X podrían ser kilos «más brillantes» que las estrellas de neutrones fusionadas en 2017

En 2017, los astrónomos descubrieron un fenómeno conocido como «kilonovaFusión de dos estrellas de neutrones acompañada de potentes rayos gamma. Tres años y medio después, los astrofísicos descubrieron misteriosos rayos X que creen que podrían ser el primer descubrimiento de la «secuela» de Kilonova, según un nuevo artículo. En Astrophysical Journal Letters, en cambio, lo que vieron los astrofísicos podría ser la primera observación de la materia que se formó después de la fusión.

cómo informamos previamente LIGO se entera a través de ondas gravitacionales interferometría láser. Este método utiliza láseres de alta potencia para medir pequeños cambios en la distancia entre dos objetos a una distancia de un kilómetro. (LIGO tiene detectores en Hanford, Washington, և Livingston, Luisiana. En Italia, el tercer detector, conocido como Advanced VIRGO, apareció en línea en 2016). Tener tres detectores significa que los científicos pueden triangular և apuntar mejor a la noche donde está el cielo. alguna señal? ellos estan viniendo.

Además de la fusión de estas siete cavidades binarias, el segundo lanzamiento de LIGO, del 30 de noviembre de 2016 al 25 de agosto de 2017, reveló: fusión de estrellas de neutrones binarias simultáneamente con: Explosión de radiación gamma señales del resto del espectro electromagnético. El evento ahora se conoce como GW170817. Estas señales incluían señales de elementos de colisión de servicio pesado, particularmente oro y platino. La mayoría de los elementos más ligeros se forman durante las explosiones mortales de estrellas masivas conocidas como supernovas, pero los astrónomos han especulado durante mucho tiempo que los elementos más pesados ​​pueden formarse a partir de los kilovatios, que se forman cuando chocan dos estrellas de neutrones.

El descubrimiento de Kilonova en 2017 demuestra que estos astrónomos tenían razón. El registro de este tipo de evento celestial no tuvo precedentes, marcó oficialmente el amanecer de una nueva era llamada «Astronomía multisensorial»:

Desde entonces, los astrónomos han estado buscando la firma óptica adecuada cuando LIGO/VIRGO recibe una señal de onda gravitatoria para la posible fusión de estrellas de neutrones o cavidades de estrellas de neutrones. Se asumió que la fusión de esta cavidad և esta cavidad no produciría ningún signo óptico, por lo que no tenía sentido ni siquiera mirar hasta 2020. Fue entonces cuando los astrónomos descubrieron la primera prueba tal evento. Los astrónomos hicieron el descubrimiento al combinar datos de ondas gravitacionales con datos recopilados durante un estudio robótico del cielo.

Pero el kilo de 2017 sigue siendo único, según Aprajita Hajela, autora principal del nuevo trabajo, estudiante de posgrado de la Universidad Northwestern. hajla llamadas Kilonova «El único evento de este tipo» և «el tesoro de las primeras observaciones de nuestro campo». Él, junto con otros astrónomos de la Universidad de California, Berkeley, ha estado siguiendo la evolución de GW170817 desde que LIGO/Virgo lo descubrió por primera vez usando una nave espacial. Observatorio de rayos X Chandra.

Chandra detectó por primera vez emisiones de radio de rayos X G de GW170817 unas semanas después de la fusión, que duró 900 días. Pero esos rayos X iniciales, alimentados por un chorro de fusión cercano a la velocidad de la luz, comenzaron a desvanecerse a principios de 2018. Sin embargo, desde marzo de 2020 hasta finales de ese año, cesó la fuerte disminución del brillo y la radiación de rayos X se volvió bastante estable en términos de brillo.

Para resolver el misterio, Hajela և y su equipo recopilaron datos de observación adicionales tanto de Chandra como de Very Large Mass (VLA) en diciembre de 2020, 3,5 años después de la fusión. Fue Hajla quien se despertó a las 4 a.m. con un aviso de emisión de rayos X sorprendentemente fuerte y brillante, que fue cuatro veces más alto de lo esperado en este punto si la emisión fuera impulsada únicamente por aire. (VLA no registró ninguna transmisión de radio). Estas nuevas emisiones se mantuvieron en un nivel constante durante 700 días.

Esto significa que una fuente completamente diferente de rayos X debe alimentarlos. Una posible explicación es que los fragmentos en expansión de la fusión, además de los chorros, produjeron una onda de choque que se asemejaba a un estallido de sonido. En ese caso, las estrellas de neutrones fusionadas no podrían colapsar inmediatamente en un agujero negro. En cambio, las estrellas giraron rápido por un segundo. Esta rápida rotación contrarrestaría brevemente la atracción gravitatoria, que durante mucho tiempo crearía una rápida cola de una fuerte erupción que empujaría la onda de choque. A medida que esta fuerte emisión se ralentizaba con el tiempo, su energía cinética se convertía en calor mediante choques.

«Simplemente vino a nuestro conocimiento entonces. Hecho»:

«Si las estrellas de neutrones fusionadas colapsaran directamente en el hueco sin una fase intermedia, sería muy difícil explicar este exceso de rayos X que estamos viendo ahora mismo, ya que no sería una superficie difícil para que los objetos reboten». .» volar a gran velocidad para crear este retraso”. dijo la coautora Raffaella Marguti de la Universidad de California en Berkeley. «Simplemente vino a nuestro conocimiento entonces. Hecho: La verdadera razón del entusiasmo científico es que vemos más que un avión. Finalmente podemos obtener información sobre el nuevo objeto compacto”.

Brian Metzger de la Universidad de Columbia sugirió un escenario alternativo. Los rayos X pueden estar hechos de un material que cae en un agujero en la parte posterior durante la fusión. Este es el primero científico, según Hajela, ya que nunca antes se había visto un aumento a largo plazo.

Se planean más observaciones en el futuro և estos datos ayudarán a resolver el problema. Si los rayos X y las emisiones de radio se vuelven más brillantes en los próximos meses o años, esto confirmará el escenario de kilovatios posterior al brillo. Si las emisiones de rayos X disminuyen bruscamente o se mantienen estables sin las emisiones de radio que las acompañan, esto confirmará el escenario de un aumento en la cavidad.

De todos modos, «esta es la primera vez que vemos una reacción violenta de kilonova, o la primera vez que vemos materia cayendo en un hueco después de que las estrellas de neutrones se hayan fusionado». dijo el coautor Joe Bright, becario postdoctoral en UC Berkeley. «Cualquier resultado sería muy conmovedor».

DOI: Cartas de revistas astrofísicas, 2022: 10.48550 / arXiv.2104.02070: (Acerca de los DOI:):