Los reflejos rápidos del Observatorio Gemini capturan un flash fugaz.
El rápido seguimiento del resplandor óptico posterior de uno de los estallidos de rayos gamma cortos (SGRB) confirmados más distantes, que se cree que es la fusión de dos estrellas de neutrones, está arrojando nueva luz sobre estos enigmáticos objetos. Las observaciones, realizadas por el Observatorio internacional Gemini, un programa del NOIRLab de NSF, confirmaron la distancia del objeto y lo colocaron directamente en la época del mediodía cósmico, cuando el Universo estaba en sus "años de adolescencia" y formaba estrellas rápidamente. La aparición de un SGRB tan temprano en la historia del Universo podría alterar las teorías sobre su origen, en particular, el tiempo que tardan dos estrellas de neutrones en fusionarse para producir estos poderosos eventos. Los SGRB localizados con precisión son raros, por lo general, solo se detectan 7–8 por año, y este es el SGRB de alta confianza más distante con una detección óptica de brillo posterior.
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| El resplandor de GRB181123B, capturado por el telescopio Gemini North. El resplandor posterior está marcado con un círculo. Crédito: Observatorio Internacional de Géminis / NOIRLab / NSF / AURA / K. Paterson y W. Fong (Universidad del Noroeste). Procesamiento de imagen: Travis Rector (Universidad de Alaska Anchorage), Mahdi Zamani y Davide de Martin |
Los investigadores han utilizado el telescopio Gemini North de 8,1 metros para medir el resplandor óptico de una de las ráfagas de rayos gamma cortos (SGRB) más distantes jamás estudiadas. Se cree que es el resultado de la fusión de dos estrellas de neutrones, los SGRB son eventos cataclísmicos que son casi insondables en términos de sus propiedades básicas, emitiendo enormes cantidades de energía en aproximadamente un segundo [1]. Las observaciones de Géminis de un nuevo y distante SGRB ahora sugieren que este proceso podría ocurrir sorprendentemente rápido para algunos sistemas, con sistemas estelares binarios masivos que sobreviven a las explosiones de supernovas para convertirse en binarios de estrellas de neutrones, y los binarios luego se unen en espiral en menos de mil millones de años para crear un SGRB. La investigación se publicará en The Astrophysical Journal Letters.
Este objeto, llamado GRB181123B porque era la segunda explosión descubierta el 23 de noviembre de 2018, la noche de Acción de Gracias, fue inicialmente detectado por el Observatorio Swift Neil Gehrels de la NASA. Cuando se transmitió la alerta de un evento del satélite Swift en todo el mundo, varios telescopios entrenaron su vista sobre él. En cuestión de horas, un equipo de la Universidad de Northwestern utilizó el Espectrógrafo de Objetos Múltiples Gemini (GMOS), que también es un generador de imágenes, en el telescopio Gemini North en Maunakea en Hawai‘i para registrar el tenue resplandor del objeto.
"Aprovechamos las capacidades únicas de respuesta rápida y la exquisita sensibilidad de Gemini North y su generador de imágenes GMOS para obtener observaciones profundas de la explosión pocas horas después de su descubrimiento", dijo Kerry Paterson, del Centro de Investigación e Investigación Interdisciplinaria en Astrofísica (CIERA ) en la Northwestern University, EE. UU., que dirigió el equipo de investigación. "Las imágenes de Gemini eran muy nítidas y nos permitieron determinar la ubicación de una galaxia específica".
"Este es un maravilloso ejemplo de astronomía en el dominio del tiempo, que implica un seguimiento extremadamente rápido de un evento que evoluciona rápidamente", dijo Hans Krimm de la Fundación Nacional de Ciencias de EE. UU. "La rápida respuesta de Gemini fue crítica para atrapar este evento rápidamente, y los datos ópticos e infrarrojos se suman a la emoción de la astronomía de múltiples mensajeros, donde las observaciones de luz, ondas gravitacionales, neutrinos y rayos cósmicos se unen para contar una historia convincente".
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| La impresión de un artista de cómo GRB11823B se compara con otras explosiones cortas de rayos gamma. Es la segunda ráfaga de rayos gamma cortos más distante que se haya detectado, y la más distante en capturar su resplandor óptico posterior, gracias al rápido tiempo de respuesta del telescopio Gemini North. Excepto cuando son detectados por observatorios de ondas gravitacionales, las explosiones de rayos gamma solo pueden detectarse desde la Tierra cuando sus chorros de energía apuntan hacia nosotros. Crédito :: Observatorio Internacional de Géminis / NOIRLab / NSF / AURA / J. Pollard / K. Paterson y W. Fong (Universidad del Noroeste). Procesamiento de imagen: Travis Rector (Universidad de Alaska Anchorage), Mahdi Zamani y Davide de Martin |
Junto con las observaciones de Gemini, el equipo realizó observaciones de seguimiento utilizando el Observatorio W. M. Keck en Hawai‘i y el Telescopio de Espejos Múltiples (MMT), ubicado en el Observatorio Fred Lawrence Whipple en Mount Hopkins en Arizona. Luego, los investigadores utilizaron la cámara y el espectrógrafo de infrarrojos Gemini South, FLAMINGOS-2, en Chile para obtener un espectro de la galaxia anfitriona para precisar la distancia del SGRB. Se encontró que el objeto estaba a unos 10 mil millones de años luz de distancia, lo que lo convierte en el segundo SGRB confirmado más distante y el SGRB de alta confianza más distante con una detección óptica de brillo posterior [2]. En comparación con las detecciones de ondas gravitacionales de la fusión de estrellas de neutrones en el Universo muy cercano, los SGRB son análogos distantes.
"La identificación de ciertos patrones en el espectro, junto con los colores de la galaxia de los tres observatorios, nos permitió restringir con precisión la distancia y solidificarla como uno de los SGRB más distantes hasta la fecha en 16 años de operaciones de Swift", dijo Paterson
El seguimiento rápido del descubrimiento explosivo de Swift fue esencial. Muchos SGRB no se pueden observar con un telescopio a tiempo para captar la luz óptica. La luz del resplandor crepuscular se desvanece rápidamente y puede llevar un tiempo correspondientemente largo para que un telescopio grande y sensible interrumpa su plan de observación normal y se mueva al nuevo objetivo para comenzar sus observaciones de seguimiento.
Una vez que se realizó la detección óptica del SGRB con Gemini, y se identificó su galaxia anfitriona, el equipo pudo determinar las propiedades clave de la población estelar madre dentro de la galaxia que produjo el SGRB.
Notas
[1] A pesar de su naturaleza espectacular, se desconoce el camino de formación hacia un SGRB. Los astrónomos creen que probablemente se formaron a partir de un par de estrellas masivas que nacieron juntas y "mueren" juntas como estrellas de neutrones antes de fusionarse.
[2] El desplazamiento al rojo medido es z = 1,754.
[3] Esta era es análoga a la adolescencia del Universo: están sucediendo muchas cosas, todo es un poco desordenado, las galaxias están creciendo rápidamente y no se han establecido en la madurez de sus últimos años.
Más información
Esta investigación fue presentada en un artículo para aparecer en Astrophysical Journal Letters.
El equipo está compuesto por K. Paterson (Universidad del Noroeste), W. Fong (Universidad del Noroeste), A. Nugent (Universidad del Noroeste), A. Rouco Escorial (Universidad del Noroeste), J. Leja (Centro de Astrofísica | Harvard y Smithsonian) , T. Laskar (Universidad de Bath), R. Chornock (Universidad de Ohio), AA Miller (Universidad de Northwestern y The Adler Planetarium), J. Scharwächter (Observatorio Gemini / NOIRLab de NSF), SB Cenko (NASA Goddard Space Flight Center and University de Maryland), D. Perley (Universidad Liverpool John Moores), NR Tanvir (Universidad de Leicester), A. Levan (Universidad de Radboud y Universidad de Warwick), A. Cucchiara (Colegio de Marin y la Universidad de las Islas Vírgenes), BE Cobb (Universidad George Washington), K. De (Instituto de Tecnología de California), E. Berger (Centro de Astrofísica | Harvard y Smithsonian), G. Terreran (Universidad del Noroeste), KD Alexander (Universidad del Noroeste), M. Nicholl (Universidad de Birmingham y Universidad de Edimburgo), P. K. Blanchard (Universidad del Noroeste) y D. Cornish (Universidad del Noroeste).
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• Publicado en Gemini el 14 de julio del 2020, enlace publicación.
