Martes 31 de Octubre de 2023
Durante mucho tiempo ha sido un misterio en qué condiciones se crean muchos elementos químicos en el Universo. Esto incluye elementos que son muy valiosos, o incluso vitales para la vida tal como la conocemos. Los astrónomos ahora están un paso más cerca de una respuesta gracias a la detección de un evento de alta energía, el segundo estallido de rayos gamma más brillante jamás detectado, probablemente causado por la fusión de dos estrellas de neutrones, que resultó en una explosión conocida como kilonova. Tras la observación del Telescopio Espacial James Webb, los científicos pudieron estudiar el primer espectro de infrarrojo medio procedente del espacio de una kilonova. El estudio de este evento utilizó datos de múltiples telescopios espaciales y terrestres, en el que se detectó una explosión de rayos gamma excepcionalmente brillante llamada GRB 230307A que se ubica en dirección a la Constelación de Mensa, haciendo posible identificar la fusión de dos estrellas de neutrones que generó la explosión, que ha dejado un rastro de telurio. Otros elementos cercanos al telurio en la tabla periódica también fueron encontrados entre los restos de la explosión, como el yodo, un elemento necesario para la vida en la Tierra.
Una kilonova es una explosión producida por la fusión de una estrella de neutrones con un agujero negro o con otra estrella de neutrones. "Poco más de 150 años después de que Dmitri Mendeleev escribiera la tabla periódica de elementos, ahora finalmente estamos en condiciones de comenzar a llenar esos últimos espacios en blanco para comprender dónde comenzó todo", dijo Andrew Levan, autor principal del estudio. Si bien durante mucho tiempo se ha teorizado que las fusiones de estrellas de neutrones son las ollas a presión ideales para crear algunos de los elementos químicos más raros y sustancialmente más pesados que el hierro, los astrónomos han encontrado anteriormente algunos obstáculos para obtener evidencia sólida. Las kilonovas son extremadamente raras, lo que dificulta la observación de estos eventos. Los estallidos cortos de rayos gamma GRB, generalmente considerados aquellos que duran menos de dos segundos, pueden ser secundarios y derivar de estos infrecuentes episodios de fusiones. Por el contrario, los estallidos prolongados de rayos gamma pueden durar varios minutos y suelen estar asociados con la muerte explosiva de una estrella masiva.
El caso de GRB 230307A es particularmente destacable. Detectado en marzo de 2023, es el segundo GRB más brillante observado en más de 50 años de observaciones, aproximadamente 1.000 veces más brillante que un estallido típico de rayos gamma que suele observar el telescopio Fermi. También duró 200 segundos, lo que lo sitúa firmemente en la categoría de estallidos de rayos gamma de larga duración, a pesar de tener un origen diferente. “Esta explosión está muy dentro de la categoría larga. No está cerca del límite. Pero parece provenir de una estrella de neutrones en proceso fusión”, añadió Eric Burns, coautor del artículo. Después de la detección inicial, se puso en marcha una serie intensiva de observaciones desde la Tierra y desde el espacio para identificar la fuente en el cielo y rastrear cómo cambiaba su brillo. Estas observaciones en rayos gamma, rayos X, ópticos, infrarrojos y de radio mostraron que la contraparte óptica e infrarroja era débil, evolucionó rápidamente y se volvió muy roja, estas son las características distintivas de una kilonova.
"Este tipo de explosión es muy rápida y el material de la explosión también se expande rápidamente", dijo Om Sharan Salafia, coautor del estudio. "A medida que toda la nube se expande, el material se enfría rápidamente, el pico de su luz se vuelve visible en el infrarrojo y se vuelve más rojo en escalas de tiempo de días a semanas". En épocas anteriores habría sido imposible estudiar esta kilonova desde la Tierra. El espectro tiene líneas amplias que muestran que el material es expulsado a altas velocidades, pero una característica es clara, la luz emitida por el telurio, un elemento más raro que el platino en la Tierra. La observaciones infrarrojas ayudaron a los científicos a identificar la procedencia y dirección de las dos estrellas de neutrones que crearon la kilonova, una galaxia espiral situada a una distancia de unos 120.000 años luz del lugar de la fusión. Antes de su aventura, alguna vez fueron dos estrellas masivas normales que formaron un sistema binario en su galaxia de origen.
Dado que el dúo estaba unido gravitacionalmente, ambas estrellas fueron lanzadas juntas en dos ocasiones distintas, cuando una de las dos explosionó como supernova y se convirtió en una estrella de neutrones, y cuando la otra estrella hizo lo mismo más tarde. En este caso, las estrellas de neutrones permanecieron como un sistema binario a pesar de las dos sacudidas explosivas y fueron expulsadas de su galaxia de origen. La pareja viajó aproximadamente el equivalente al diámetro de la Vía Láctea antes de fusionarse varios cientos de millones de años después. Los científicos esperan encontrar aún más kilonovas en el futuro gracias al creciente número de oportunidades de tener telescopios espaciales y terrestres trabajando de manera complementaria para estudiar los cambios en el Universo. "Webb proporciona un impulso fenomenal y puede encontrar elementos aún más pesados", dijo Ben Gompertz, coautor del estudio. “A medida que obtengamos observaciones más frecuentes, los modelos mejorarán y el espectro podrá evolucionar más con el tiempo. Sin duda, los nuevos telescopios han abierto nuevos horizontes, y sus capacidades serán transformarán nuestra comprensión del Universo”. Pase el ratón sobre la imagen para ver las anotaciones. En esta imagen el norte está 0,1º a la derecha de la vertical.
Fotografía Original
Imagen Ampliable
Crédito: NASA / ESA / CSA / STScI / A. Levan (IMAPP , Warw) / A. Pagan (STScI)
| Nombre | RA | DEC | Datos |
| GRB 230307A | 04:03:26.24 | -75º 22' 43.8'' | Simbad |
