Todo en la familia: el parentesco de la fuente de onda gravitacional descubierta.
GRB 150101B y GW170817 dos eventos similares separados en la distancia y en el tiempo.
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| Imágenes de rayos X y ópticas / infrarrojos de Chandra de GRB 150101B. Un objeto cósmico lejano en relación con la primera fuente que los astrónomos detectaron tanto en las ondas gravitacionales como en la luz pudo haber sido descubierto. Estas imágenes muestran datos de Chandra de este objeto, conocido como GRB 150101B, en contexto con una imagen infrarroja y óptica de Hubble de GRB 150101B. Las observaciones de Chandra y otros telescopios muestran que GRB 150101B comparte notables similitudes con GW170817, la primera fuente identificada para emitir ondas gravitacionales y luz. Esto sugiere que estas dos fuentes probablemente estén asociadas con una fusión de estrellas de neutrones. (Crédito: rayos X: NASA / CXC / GSFC / UMC / E. Troja et al.; Óptico e infrarrojo: NASA / STScI.). |
Hace aproximadamente un año, los astrónomos informaron con entusiasmo la primera detección de ondas electromagnéticas, o luz, de una fuente de ondas gravitacionales, publicación. Ahora, un año después, los investigadores anuncian la existencia de un descubrimiento en relación con ese evento histórico.
El descubrimiento se realizó utilizando datos de telescopios como el Observatorio de rayos X Chandra de la NASA, el Telescopio Espacial de Rayos Gamma Fermi, el Observatorio Swift de Neil Gehrels, el Telescopio Espacial Hubble de la NASA (HST) y el Telescopio del Canal Discovery (DCT).
El objeto del nuevo estudio, llamado GRB 150101B, se informó por primera vez como una explosión de rayos gamma detectada por Fermi en enero de 2015. Esta detección y observaciones de seguimiento en otras longitudes de onda muestran que GRB 150101B comparte notables similitudes con la fusión de la estrella de neutrones y la gravedad. Fuente de onda descubierta por el Observatorio de Ondas Gravitacionales de Interferómetro Láser Avanzado (LIGO) y su contraparte europea Virgo en 2017, conocida como GW170817. El último estudio concluye que estos dos objetos separados pueden, de hecho, estar relacionados.
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| Imágenes de rayos X de Chandra de GRB 150101B. |
"Es un gran paso pasar de un objeto detectado a dos", dijo Eleonora Troja, autora principal del estudio del Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland, y la Universidad de Maryland en College Park (UMCP). "Nuestro descubrimiento nos dice que eventos como GW170817 y GRB 150101B podrían representar una nueva clase de objetos en erupción que se activan y desactivan en los rayos X y que en realidad pueden ser relativamente comunes".
Troja y sus colegas creen que tanto el GRB 150101B como el GW170817 fueron producidos probablemente por el mismo tipo de evento: la fusión de dos estrellas de neutrones, una coalescencia catastrófica que generó un chorro o haz estrecho de partículas de alta energía. El chorro produjo un estallido corto e intenso de rayos gamma (conocido como GRB corto), un flash de alta energía que puede durar solo unos segundos. GW170817 demostró que estos eventos también pueden crear ondulaciones en el espacio-tiempo en sí llamadas ondas gravitacionales.
La aparente coincidencia entre GRB 150101B y GW170817 es sorprendente: ambos produjeron un estallido de rayos gamma inusualmente tenue y de corta duración, y ambos fueron una fuente de luz óptica azul brillante que duró unos días, y la emisión de rayos X duró mucho más tiempo. Las galaxias anfitrionas también son notablemente similares, según el Telescopio Espacial Hubble y las observaciones DCT. Ambas son galaxias elípticas brillantes con una población de estrellas de unos miles de millones de años y que no muestran evidencia de la formación de nuevas estrellas.
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| Imágenes ópticas/IR de Chandra de GRB 150101B. |
"Tenemos un caso de parecidos cósmicos", dijo el coautor Geoffrey Ryan de UMCP. "Se ven iguales, actúan igual y provienen de barrios similares, por lo que la explicación más simple es que son de la misma familia de objetos".
En los casos tanto de GRB 150101B como de GW170817, el lento aumento de la emisión de rayos X en comparación con la mayoría de los GRB implica que la explosión probablemente fue vista "fuera del eje", es decir, con el chorro que no apunta directamente hacia la Tierra. El descubrimiento de GRB150101 representa solo la segunda vez que los astrónomos han detectado un GRB corto fuera del eje.
Si bien hay muchos puntos en común entre GRB 150101B y GW170817, hay dos diferencias muy importantes. Uno es su ubicación. GW170817 está a unos 130 millones de años luz de la Tierra, mientras que GRB 150101B se encuentra a unos 1.700 millones de años luz. Incluso si Advanced LIGO hubiera estado operando a principios de 2015, muy probablemente no habría detectado ondas gravitacionales de GRB 150101B debido a su mayor distancia.
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| El telescopio Chandra de Rayos X de la NASA. |
"La belleza de GW170817 es que nos dio un conjunto de características, como marcadores genéticos, para identificar nuevos miembros de la familia de objetos explosivos a distancias incluso mayores de las que LIGO puede alcanzar actualmente", dijo el coautor Luigi Piro, del Instituto Nacional para La astrofísica en roma.
La emisión óptica de GB150101B se encuentra en gran parte en la parte azul del espectro, lo que proporciona una pista importante de que este evento involucró una llamada kilonova, como se ve en GW170817. Una kilonova es una explosión extremadamente poderosa que no solo libera una gran cantidad de energía, sino que también puede producir elementos importantes como el oro, el platino y el uranio que otras explosiones estelares no producen.
Es posible que algunas fusiones como las que se vieron en GW170817 y GRB 150101B hayan sido detectadas antes como GRB cortas pero no hayan sido identificadas con otros telescopios. Sin detecciones en longitudes de onda más largas, como los rayos X o la luz óptica, las posiciones de GRB no son lo suficientemente precisas para determinar en qué galaxia están ubicadas.
En el caso de GRB 150101B, los astrónomos pensaron al principio que la contraparte era una fuente de rayos X detectada por Swift en el centro de la galaxia, probablemente del material que cae en un agujero negro supermasivo. Sin embargo, las observaciones de seguimiento con Chandra detectaron la contraparte real lejos del centro de la galaxia anfitriona.
La otra diferencia importante entre GW170817 y GRB 150101B es que, sin la detección de ondas gravitacionales, el equipo no conoce las masas de los dos objetos que se fusionaron. Es posible que la fusión fuera entre un agujero negro y una estrella de neutrones, en lugar de dos estrellas de neutrones.
Animación de dos estrellas de neutrones fusionándose.
"Necesitamos más casos como GW170817 que combinen ondas gravitacionales y datos electromagnéticos para encontrar un ejemplo entre una estrella de neutrones y un agujero negro. Tal detección sería la primera de su tipo", dijo el coautor Hendrik Van Eerten de la Universidad de Bath. en el Reino Unido. "Nuestros resultados son alentadores para encontrar más fusiones y hacer tal detección".
Un documento que describe estos resultados aparece en la revista Nature Communications de hoy y está disponible en línea. El Centro Marshall de Vuelos Espaciales de la NASA en Huntsville, Alabama, administra el programa Chandra para la Dirección de Misiones Científicas de la NASA en Washington. El Smithsonian Astrophysical Observatory en Cambridge, Massachusetts, controla la ciencia y las operaciones de vuelo de Chandra.
Otros materiales sobre los hallazgos están disponibles en:
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Contactos de medios:
Megan Watzke
Centro de rayos X Chandra, Cambridge, Massachusetts.
617-496-7998
• Publicado el 16 de octubre del 2.018, rueda de prensa.
