Descubierta colisión de estrella de neutrones.
Una nueva señal para una colisión de estrellas de neutrones descubierta.
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| Imágenes de rayos X y ópticas de XT2. Estas imágenes muestran la ubicación de un evento, descubierto por Chandra, que probablemente señala la fusión de dos estrellas de neutrones. A diferencia de otras fusiones de estrellas de neutrones, ésta no se observó como una explosión de rayos gamma. Se incluye un amplio campo de visión que muestra una imagen óptica del Hubble de una parte del campo Sur del Campo Profundo de Chandra, y un campo de visión más pequeño que muestra la imagen de Chandra enfocada solo en la fuente denominada XT2. Una brillante ráfaga de rayos X en XT2 podría brindar a los astrónomos una nueva perspectiva de cómo se construyen las estrellas de neutrones (objetos estelares densos empaquetados principalmente con neutrones). Crédito: Rayos X: NASA / CXC / Uni. de Ciencia y Tecnología de China / Y. Xue et al; Óptico: NASA / STScI. |
Una brillante explosión de rayos X ha sido descubierta por el Observatorio de rayos X Chandra de la NASA en una galaxia a 6,6 billones de años luz de la Tierra. Este evento probablemente señaló la fusión de dos estrellas de neutrones y podría brindar a los astrónomos una nueva perspectiva de cómo se construyen las estrellas de neutrones (objetos estelares densos empaquetados principalmente con neutrones).
Cuando dos estrellas de neutrones se fusionan, producen chorros de partículas de alta energía y la radiación se dispara en direcciones opuestas. Si el chorro apunta a lo largo de la línea de visión hacia la Tierra, se puede detectar un destello o ráfaga de rayos gamma. Si el chorro no apunta en nuestra dirección, se necesita una señal diferente para identificar la fusión.
La detección de ondas gravitacionales (ondulaciones en el espacio-tiempo) es una de esas señales. Ahora, con la observación de un destello brillante de rayos X, los astrónomos encontraron otra señal y descubrieron que dos estrellas de neutrones probablemente se fusionaron para formar una estrella de neutrones nueva, más pesada y de rápido giro con un campo magnético extraordinariamente fuerte.
"Hemos encontrado una forma completamente nueva de detectar una fusión de estrellas de neutrones", dijo Yongquan Xue, de la Universidad de Ciencia y Tecnología de China y autor principal de un artículo que aparece en la revista Nature. "El comportamiento de esta fuente de rayos X coincide con lo que uno de los miembros de nuestro equipo predijo para estos eventos".
Chandra observó la fuente, llamada XT2, ya que apareció repentinamente y luego desapareció después de aproximadamente siete horas. La fuente se encuentra en Chandra Deep Field-South, la imagen de rayos X más profunda que se haya tomado y que contiene casi 12 semanas de tiempo de observación de Chandra tomado en varios intervalos durante varios años. La fuente apareció el 22 de marzo de 2015 y se descubrió más adelante en el análisis de los datos de archivo.
"El descubrimiento fortuito de XT2 demuestra que la fecundidad de la naturaleza trasciende repetidamente la imaginación humana", dijo el coautor Niel Brandt, de la Universidad del Estado de Pensilvania, y el investigador principal de Chandra Deep Field-South.
Los investigadores identificaron el posible origen de XT2 estudiando cómo variaba la luz de rayos X con el tiempo y comparando este comportamiento con las predicciones realizadas en 2013 por Bing Zhang de la Universidad de Nevada en Las Vegas, uno de los autores correspondientes del artículo. Los rayos X mostraron una firma característica que coincidía con los pronosticados para un magnetar de nueva formación: una estrella de neutrones que gira cientos de veces por segundo y posee un campo magnético tremendamente fuerte aproximadamente un cuatrillón de veces el de la Tierra.
El equipo cree que el magnetar perdió energía en forma de un viento que emite rayos X, disminuyendo su velocidad de giro a medida que la fuente se desvanecía. La cantidad de emisión de rayos X se mantuvo aproximadamente constante en el brillo de los rayos X durante aproximadamente 30 minutos, luego disminuyó el brillo en más de un factor de 300 durante 6,5 horas antes de que no se detectara. Esto mostró que la fusión de la estrella de neutrones produjo una nueva estrella de neutrones más grande y no un agujero negro.
Este resultado es importante porque brinda a los astrónomos la oportunidad de aprender sobre el interior de las estrellas de neutrones, objetos que son tan densos que sus propiedades nunca podrían replicarse en la Tierra.
"No podemos lanzar estrellas de neutrones en un laboratorio para ver qué sucede, así que tenemos que esperar hasta que el Universo lo haga por nosotros", dijo Zhang. "Si dos estrellas de neutrones pueden colisionar y una estrella de neutrones pesada sobrevive, entonces esto nos dice que su estructura es relativamente rígida y resistente".
Las fusiones de estrellas de neutrones han sido prominentes en las noticias desde que el Observatorio Interferómetro Láser Gravitacional de Ondas (LIGO) detectó ondas gravitacionales de una en 2017. Esa fuente, conocida como GW170817, produjo un estallido de rayos gamma y un resplandor en la luz detectado por muchos Otros telescopios, incluyendo Chandra. El equipo de Xue cree que XT2 también habría sido una fuente de ondas gravitacionales, sin embargo, ocurrió antes de que Advanced LIGO comenzara su primera carrera de observación, y estaba muy lejos de haber sido detectado en cualquier caso.
El equipo de Xue también consideró si el colapso de una estrella masiva podría haber causado XT2, en lugar de una fusión de estrellas de neutrones. La fuente está en las afueras de su galaxia anfitriona, que se alinea con la idea de que las explosiones de supernova que dejaron atrás a las estrellas de neutrones las expulsaron del centro unos pocos miles de millones de años antes. La galaxia en sí también tiene ciertas propiedades, incluida una baja tasa de formación de estrellas en comparación con otras galaxias de una masa similar, que son mucho más consistentes con el tipo de galaxia donde se espera que ocurra la fusión de dos estrellas de neutrones. Las estrellas masivas son jóvenes. y se asocian con altas tasas de formación estelar.
"Las propiedades de la galaxia anfitriona de XT2 de hecho aumentan nuestra confianza para explicar su origen", dijo el coautor Ye Li de la Universidad de Pekín.
El equipo estimó la tasa a la que deberían ocurrir eventos como XT2 y encontró que está de acuerdo con la tasa deducida de la detección de GW170817. Sin embargo, ambas estimaciones son altamente inciertas porque dependen de la detección de un solo objeto cada una, por lo que se necesitan más ejemplos.
"Comenzamos a buscar otros datos de Chandra para ver si hay fuentes similares presentes", dijo el coautor Xuechen Cheng, también de la Universidad de Ciencia y Tecnología de China. "Al igual que con esta fuente, los datos que se encuentran en los archivos pueden contener algunos tesoros inesperados".
Un artículo que describe estos resultados apareció en la edición del 11 de abril de la revista Nature. 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 Observatorio Astrofísico Smithsoniano 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 en Chandra el 16 de abril del 2.019, enlace publicación.
