Rara colisión cósmica actuó como ‘una de las fábricas de oro del espacio’

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Un estallido de luz inusualmente brillante detectado por múltiples telescopios en diciembre de 2021 fue el resultado de una rara explosión cósmica que creó un rico suministro de elementos pesados ​​como el oro y el platino.

El estallido de rayos gamma, llamado GRB 211211A, duró aproximadamente un minuto. Los estallidos de rayos gamma se consideran algunas de las explosiones más poderosas y brillantes del universo, y pueden durar desde unos pocos milisegundos hasta varias horas.

La duración de la explosión sugirió que fue causada por la explosión de una supernova después de que murió en una supernova. Pero los efectos del estallido de rayos gamma fueron débiles y se desvanecieron más rápido que los producidos por las supernovas, y los astrónomos que analizaron el evento también notaron un exceso de luz infrarroja.

«Hay muchos objetos en nuestro cielo nocturno que se desvanecen rápidamente», dijo Wen-Fai Fong, profesor asistente de física y astronomía en la Facultad de Artes y Ciencias Weinberg de la Universidad Northwestern y autor principal y coautor de uno de los cuatro estudios publicados sobre el tema. evento en la revista del miércoles Astronomía de la naturaleza.

“Imagen de la fuente en diferentes filtros para obtener información de color que nos ayude a determinar la identidad de la fuente. En este caso, predominó el color rojo y los colores azules se desvanecieron más rápido. Esta evolución de color es la firma de una kilonova, y las kilonovas solo pueden ser producidas por fusiones de estrellas de neutrones».

Las kilonovas son explosiones raras y masivas que resultan de colisiones catastróficas de estrellas de neutrones, los restos increíblemente densos de estrellas explotadas., o colisiones entre estrellas de neutrones y agujeros negros.

Habiendo determinado que la kilonova creó luz infrarroja, los astrónomos estaban aún más desconcertados. por un estallido de rayos gamma duración. Solo se ha observado que los rayos gamma de estos raros estallidos duran menos de dos segundos, pero esta señal duró al menos un minuto.

«Cuando observamos este largo estallido de rayos gamma, esperábamos que condujera a la evidencia del colapso de una estrella masiva», dijo Fong. «En cambio, lo que encontramos fue muy diferente. Cuando entré en el campo hace 15 años, resultó que las largas ráfagas de rayos gamma provienen del colapso masivo de estrellas. Este descubrimiento inesperado no solo representa un cambio importante en nuestra comprensión, sino que también abre una nueva ventana de descubrimiento».

Las estrellas de neutrones son objetos cósmicos compactos, por lo que los investigadores nunca esperaron que contuvieran suficiente materia para producir un estallido de rayos gamma que puede durar casi un minuto.

Se ha producido una explosión en la galaxia. A unos mil millones de años luz de la Tierra. Debido a que el evento estuvo relativamente cerca, astronómicamente hablando, los astrónomos usaron múltiples telescopios para recopilar detalles sin precedentes.

“Encontramos que este evento fue de aproximadamente 1000 veces la masa de la Tierra con elementos muy pesados. Esto respalda la idea de que estas kilonovas son las principales fábricas de oro del Universo», dijo el coautor, el Dr. Matt Nicholl, profesor asociado de la Universidad de Birmingham en el Reino Unido. Astronomía de la naturaleza estudios, en el comunicado.

Las características recientemente observadas de este evento están cambiando la forma en que los astrónomos perciben los estallidos de rayos gamma o GRB.

«Un GRB tan único fue el primero de su tipo jamás detectado», dijo Bing Zhang, profesor de astrofísica en la Universidad de Nevada, Las Vegas y uno de los coautores. Astronomía de la naturaleza estudios, en la declaración. «Este descubrimiento no solo desafió nuestra comprensión de los orígenes de los GRB, sino que también requiere que consideremos un nuevo modelo de cómo se forman algunos GRB».

El equipo de Zhang cree que la naturaleza única de la explosión podría haber sido causada por una posible colisión entre una estrella de neutrones y una enana blanca, o del tamaño de la Tierra. un remanente que se forma cuando mueren las estrellas de baja masa.

El evento también ayudó a responder algunas preguntas sobre la creación de los elementos más pesados ​​del universo.

«Las kilonovas funcionan con la descomposición radiactiva de los elementos más pesados ​​del universo», dijo Jillian Ratinejad, estudiante de doctorado en astronomía en la Universidad Northwestern y primera autora. Astronomía de la naturaleza estudios. “Pero las kilonovas son muy difíciles de observar y se desvanecen muy rápidamente. Ahora sabemos que también podemos usar rayos gamma largos para buscar más kilonovas”.

El telescopio espacial James Webb permitirá a los astrónomos buscar emisiones de kilonovas utilizando espectroscopia o midiendo diferentes longitudes de onda de luz.

«Desafortunadamente, incluso los mejores telescopios terrestres no son lo suficientemente sensibles para realizar espectroscopia», dijo Ratinejad. «Con el telescopio Webb, pudimos obtener el espectro de kilonovas. Esas líneas espectrales son evidencia directa de que has descubierto los elementos más pesados.