Astronomía

¿Es una kilonova más grande que una supernova?

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Mi pregunta es sencilla. ¿Es una kilonova más grande que una supernova?

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¿En qué se diferencia una kilonova de una nova en términos de ...

  • luminosidad
  • duración
  • energía
  • volumen de espacio ocupado por la eyección
  • velocidad de la eyección
  • otras métricas?

Aunque es un poco complicado decir qué significa "más grande" en este contexto, la respuesta es, en la mayoría de los sentidos, no.

Una supernova emite entre diez y cien veces más energía en forma de luz y se expulsa cien o más veces más materia. (Una supernova de colapso del núcleo indudablemente también produce mucha más energía en forma de neutrinos). es expulsada por una kilonova lo hace salir más rápido (30-60.000 km / s, frente a unos 10.000 km / s para la eyección de supernova).

Por otro lado, una kilonova emite mucha más energía en forma de ondas gravitacionales, por lo que son más grandes en ese sentido.


Kilonova

Hace once mil millones de años, nacieron dos estrellas masivas. Ambos vivieron vidas cortas y brillantes, murieron en explosiones de supernovas y dejaron dos estrellas de neutrones orbitando entre sí. Después de una danza cósmica de mil millones de años, estas estrellas de neutrones finalmente se fusionaron, enviando una onda de ondas gravitacionales a través del espacio y el tiempo. Estas ondas gravitacionales viajaron más de cien millones de años luz y finalmente se sintieron el 17 de agosto de 2017 por Advanced LIGO y Virgo usando sus detectores increíblemente sensibles.

Crédito: Encuesta de energía oscura

Nuestro equipo, y otros en todo el mundo, se pusieron en acción. Tan pronto como se puso el sol en los desiertos de Chile, menos de doce horas después de que se detectaron las olas, las observaciones comenzaron utilizando la Cámara de Energía Oscura en el Telescopio Víctor Blanco de 4 metros en el Observatorio Interamericano Cerro Tololo.

Por primera vez en la historia, hemos conectado estas elusivas ondas gravitacionales con un compañero electromagnético: una kilonova.

¿Por qué son importantes las kilonovas? Además de permitirnos estudiar la física extrema en los objetos más densos del Universo, se cree que estos eventos son responsables de producir la mayoría de los elementos pesados ​​como el oro y el platino.

Crédito: P. S. Cowperthwaite / E. Berger / DECam

Lo más importante es que esto es solo el comienzo. El descubrimiento de este “mensajero múltiple”, visible tanto en ondas de luz como gravitacionales, marca el comienzo de una nueva era en la física y la astronomía, y una nueva forma de aprender sobre el Universo.

Puede leer más sobre nuestro trabajo en nuestra descripción técnica para expertos o consultando los ocho artículos que se enumeran a continuación. Nuestra página de dossier de prensa incluye el comunicado de prensa oficial de nuestro equipo, así como entrevistas en video con algunos de los miembros de nuestro equipo.


La detección de 'Kilonova' es una mina de oro astronómica, aquí está el por qué

Lunes, 16 de octubre de 2017, 12:13 p.m. - Por primera vez en la historia, los astrónomos han detectado una 'kilonova', una explosión estelar elusiva, anteriormente solo teórica, y este descubrimiento no solo es importante para la ciencia de las ondas gravitacionales, sino también También puede resolver otro acertijo del universo.

Hace 130 millones de años, en otra galaxia, dos estrellas de neutrones que orbitan entre sí se acercaron tanto que se fusionaron. Las fuerzas titánicas producidas por esta fusión desencadenaron ondas en el espacio-tiempo, conocidas como ondas gravitacionales, y muy poco después, también causaron una inmensa explosión, 1.000 veces más brillante que una nova estelar típica. una kilonova.

El 17 de agosto de 2017, las ondas gravitacionales de esta fusión fueron captadas por los detectores LIGO y VIRGO. Esta fue la quinta detección de ondas gravitacionales realizada, conocida como GW170817, pero fue la primera detectada en un par de estrellas de neutrones, y ahora es la primera en la que los astrónomos también detectaron la explosión de kilonova que la acompañó.

MIRA EL VIDEO A CONTINUACIÓN PARA OBTENER MÁS INFORMACIÓN

¿Nova, supernova, kilonova?

Dos tipos de explosiones asociadas con las estrellas, las novas y las supernovas, son bien conocidas y los astrónomos las han observado en numerosas ocasiones. A estrella nueva ocurre cuando una enana blanca, el remanente 'muerto' de una estrella similar al Sol, extrae materia de una estrella compañera más grande, y la intensa gravedad en la superficie de la enana blanca hace que la materia robada se fusione, se encienda y se expanda hacia el espacio . El par se ilumina significativamente con esta erupción y pueden aparecer como una nueva estrella en nuestro cielo nocturno, inspirando así el nombre 'nova' (que significa "nuevo"). A supernova es una explosión mucho más enérgica, un millón de veces más brillante que una nova. Puede ser causado por el colapso de una estrella masiva, ya sea en una estrella de neutrones o en un agujero negro. También puede suceder de manera similar a una nova, excepto que en lugar de fusionarse solo la materia robada, casi toda la masa de la enana blanca se fusiona, lo que resulta en una explosión colosal que hace estallar todo el remanente.

Durante los últimos 30 años, los físicos teóricos han investigado cómo otros restos estelares (un par de estrellas de neutrones, un par de agujeros negros o una estrella de neutrones y un agujero negro emparejados) podrían interactuar y fusionarse. Este trabajo nos dio las ideas detrás de las ondas gravitacionales y cómo se verían si las detectamos, pero también nos dio una idea de cómo debería ser una explosión de la fusión de dos estrellas de neutrones: una 'kilonova', o qué aspecto tendría. algunos la llaman 'macronova'.

Se cree que estas explosiones de kilonovas son responsables de la dispersión de elementos pesados, como el oro y el platino, por todo el Universo.

Sin embargo, hasta ahora, los astrónomos no habían visto una de estas kilonovas. Con la detección del estallido de luz de GW170817, parecen tener el primero.

"Los datos que tenemos hasta ahora coinciden sorprendentemente con la teoría", dijo Stefano Covino, autor principal de un artículo de Nature Astronomy que detalla la detección de la kilonova, según ESO News. "Es un triunfo para los teóricos, una confirmación de que los eventos LIGO-VIRGO son absolutamente reales, y un logro para ESO haber recopilado un conjunto de datos tan asombroso sobre la kilonova".

Con esta detección, los astrónomos pudieron localizar la fuente, en la galaxia NGC 4993, a unos 130 millones de años luz de distancia. Eso hace que esta primera kilonova no solo sea la primera luz confirmada vista desde un evento de onda gravitacional, sino que también confirma que GW170817 es el evento de onda gravitacional más cercano hasta ahora, y también la fuente de estallido de rayos gamma más cercana hasta ahora.


Este mosaico de imágenes, tomadas por el telescopio de investigación infrarroja VISTA en el Observatorio Paranal de ESO en Chile, muestra cómo la kilonova en NGC 4993 - tEl punto brillante en la parte superior izquierda del centro de la galaxia - se iluminó, se volvió mucho más rojo en color y luego se desvaneció en las semanas posteriores a su detección por primera vez, el 17 de agosto de 2017. Crédito: ESO / N.R. Tanvir, A.J. Levan y la colaboración VIN-ROUGE

¿Otro misterio resuelto?

Junto con esos hitos de descubrimiento, es posible que podamos agregar otro.

A lo largo de los años, el telescopio espacial de rayos gamma Fermi de la NASA y el laboratorio internacional de astrofísica de rayos gamma de la ESA (INTEGRAL) han detectado una serie de ráfagas muy cortas de rayos gamma, los rayos más energéticos que encontramos. Estos han durado desde milisegundos hasta dos segundos y se han observado en todo el cielo. Se especuló que estos podrían ser causados ​​por la fusión de dos estrellas de neutrones, sin embargo, su fuente sigue siendo un misterio, ya que no ha habido forma de confirmar esa hipótesis. Independientemente de los muchos estallidos cortos de rayos gamma detectados, los astrónomos carecían de algún tipo de evidencia de apoyo para vincularlos a una fuente.

Con esta detección, parecería que ahora tienen esa evidencia de apoyo. Ver las ondas gravitacionales de una fusión de estrellas de neutrones aparecer al mismo tiempo y desde el mismo lugar, ya que una de estas breves explosiones de rayos gamma muestra que están vinculadas.


Los físicos predicen que las estrellas de neutrones pueden ser más grandes de lo que se imaginaba

Una imagen compuesta de la supernova 1E0102.2-7219 contiene rayos X de Chandra (azul y violeta), datos de luz visible del instrumento MUSE del VLT (rojo brillante) y datos adicionales del Hubble (rojo oscuro y verde). En su centro se encuentra una estrella de neutrones, el núcleo ultradenso de una estrella masiva que colapsa y sufre una explosión de supernova. Crédito: NASA

Cuando una estrella masiva muere, primero hay una explosión de supernova. Entonces, lo que queda se convierte en un agujero negro o una estrella de neutrones.

Esa estrella de neutrones es el cuerpo celeste más denso que los astrónomos pueden observar, con una masa de aproximadamente 1,4 veces el tamaño del sol. Sin embargo, todavía se sabe poco sobre estos impresionantes objetos. Ahora, un investigador de la Universidad Estatal de Florida ha publicado un artículo en Cartas de revisión física argumentando que las nuevas mediciones relacionadas con la piel de neutrones de un núcleo de plomo pueden requerir que los científicos reconsideren las teorías sobre el tamaño total de las estrellas de neutrones.

En resumen, las estrellas de neutrones pueden ser más grandes de lo que los científicos predijeron anteriormente.

"La dimensión de esa piel, cómo se extiende más, es algo que se correlaciona con el tamaño de la estrella de neutrones", dijo Jorge Piekarewicz, profesor de física Robert O. Lawton.

Piekarewicz y sus colegas han calculado que una nueva medición del grosor de la capa de neutrones del plomo implica un radio de entre 13,25 y 14,25 kilómetros para una estrella de neutrones promedio. Otras teorías, basadas en experimentos anteriores sobre la piel de neutrones, sitúan el tamaño medio de las estrellas de neutrones en unos 10 a 12 kilómetros.

El trabajo de Piekarewicz complementa un estudio, también publicado en Cartas de revisión física, por físicos con el Experimento Lead Radius (PREX) en la Instalación del Acelerador Nacional Thomas Jefferson. El equipo de PREX realizó experimentos que les permitieron medir el grosor de la piel de neutrones de un núcleo de plomo a 0,28 femtómetros, o 0,28 billonésimas de milímetro.

Un núcleo atómico consta de neutrones y protones. Si los neutrones superan en número a los protones en el núcleo, los neutrones adicionales forman una capa alrededor del centro del núcleo. Esa capa de neutrones puros se llama piel.

Es el grosor de esa piel lo que ha cautivado tanto a los físicos experimentales como a los teóricos porque puede arrojar luz sobre el tamaño y la estructura general de una estrella de neutrones. Y aunque el experimento se realizó con plomo, la física es aplicable a las estrellas de neutrones, objetos que son un quintillón (o un billón de millones) de veces más grandes que el núcleo atómico.

Piekarewicz utilizó los resultados informados por el equipo PREX para calcular las nuevas mediciones generales de las estrellas de neutrones.

"No hay ningún experimento que podamos realizar en el laboratorio que pueda sondear la estructura de la estrella de neutrones", dijo Piekarewicz. "Una estrella de neutrones es un objeto tan exótico que no hemos podido recrearlo en el laboratorio. Por lo tanto, cualquier cosa que se pueda hacer en el laboratorio para restringirnos o informarnos sobre las propiedades de una estrella de neutrones es muy útil".

Los nuevos resultados del equipo PREX fueron más grandes que los experimentos anteriores, lo que por supuesto afecta la teoría general y los cálculos relacionados con las estrellas de neutrones. Piekarewicz dijo que todavía hay más trabajo por hacer sobre el tema y que los nuevos avances en tecnología se suman constantemente a la comprensión del espacio por parte de los científicos.

"Está empujando las fronteras del conocimiento", dijo. "Todos queremos saber de dónde venimos, de qué está hecho el universo y cuál es el destino final del universo".

D. Adhikari y col. Determinación precisa del grosor de la piel de neutrones de Pb208 a través de la violación de paridad en la dispersión de electrones, Cartas de revisión física (2021). DOI: 10.1103 / PhysRevLett.126.172502


KILONOVA

Cuando una estrella muere, entraría en una supernova y, dependiendo de su masa, su núcleo colapsa en un agujero negro o una estrella de neutrones o una enana blanca. A kilonova es 1000 veces más brillante que una nova (pero no mucho más brillante que una supernova). Por lo general, se produce cuando dos núcleos estelares masivos colapsan. En este caso, el núcleo es un estrella neutrón. Las estrellas de neutrones son objetos pequeños pero extremadamente densos. Para dar una cifra de eso, 1 cucharadita de estrella de neutrones pesaría mil millones de toneladas.

A continuación se muestra un gif que muestra lo que sucedería si un objeto se acerca demasiado a una estrella de neutrones.

Primero, destroza las uniones y conexiones de ese cuerpo y, pieza por pieza, desgarra todo el cuerpo en átomos. No termina ahí. Esas piezas forman una corriente de partículas y chocan contra la superficie de la estrella de neutrones con una velocidad de aproximadamente 100.000 m / s. (Más sobre la estrella de neutrones se discutirá más adelante en otro blog).

El 17 de agosto de 2017, una galaxia llamada NGC 4993, a 130 años luz de distancia, desconcertó a los científicos. Una explosión única que los dejó perplejos. El que nunca han presenciado. UNA KILONOVA.

Fue único en su clase. Nadie ha observado este tipo de eventos antes. Durante ese tiempo, se planteó entre la comunidad científica un nivel completamente nuevo de conversaciones sobre lo que podría ser este evento y lo que podría haber causado este evento.

Hasta ese momento, LIGO estaba observando ondas gravitacionales de agujeros negros en colisión que están a miles de millones de millas de distancia. Pero esta fue la primera vez que los científicos pudieron presenciar tanto la radiación electromagnética como las ondas gravitacionales durante un solo evento. GW170817 fue la quinta detección por parte de LIGO.

Imagen del Hubble de NGC 4993 con recuadro que muestra GRB 170817A durante 6 días. Crédito: NASA y ESA

“Hay raras ocasiones en las que un científico tiene la oportunidad de presenciar el comienzo de una nueva era”, dijo Elena Pian, astrónoma del INAF, Italia, y autora principal de uno de los artículos de Nature. "¡Este es uno de esos momentos!"

Aprovechando esta oportunidad en la mano, 70 observatorios de todo el mundo observaron ese evento. También estaba liberando Short GRBs o Gamma-Ray Burst (que al principio se pensó que era el "pequeño hombre verde") que los científicos pensaron que solo serían emitidos por objetos como los agujeros negros.

Las ondas en el espacio-tiempo conocidas como ondas gravitacionales son creadas por masas en movimiento, pero actualmente solo se pueden detectar las más intensas, creadas por cambios rápidos en la velocidad de objetos muy masivos. Uno de esos eventos es la fusión de estrellas de neutrones, los núcleos colapsados ​​extremadamente densos de estrellas de gran masa que quedan después de las supernovas. Estas fusiones han sido hasta ahora la principal hipótesis para explicar los estallidos cortos de rayos gamma. Se espera que un evento explosivo 1000 veces más brillante que una nova típica, conocida como kilonova, siga a este tipo de evento. Y este evento produjo estallidos de rayos gamma justo después de 1,7 segundos después de la detección de ondas gravitacionales. Los GRB son algunos de los eventos más energéticos observados en el universo. Por lo general, liberan tanta energía en solo unos segundos como nuestro Sol a lo largo de sus 10 mil millones de años de vida.


Dos estrellas de neutrones girando en espiral en una danza de muerte, cada una con una masa que varía de 1,36 a 1,60 masas solares para la más grande y de 1,17 a 1,36 masas solares para la otra. Se formaron en espiral entre sí hasta que chocaron de la manera más violenta enviando ondas gravitacionales, ondas electromagnéticas por todo el espacio que duraron más de 100 segundos antes de desvanecerse junto con GRB cortos. Este evento fenomenal y su observación lograron el premio al avance del año en el año 2017. Esta fue una de las detecciones de ondas gravitacionales más ruidosas hasta la fecha.

La fusión de dos estrellas de neutrones produce una violenta explosión conocida como kilonova. Se espera que tal evento expulse elementos químicos pesados ​​al espacio. Esta imagen muestra algunos de estos elementos, junto con sus números atómicos.

La señal de la onda gravitacional duró aproximadamente 100 segundos a partir de una frecuencia de 24 hercios. Cubrió aproximadamente 3.000 ciclos, aumentando en amplitud y frecuencia a unos pocos cientos de hercios en el típico patrón de chirrido en espiral.

Se cree que el evento de fusión de estrellas de neutrones da como resultado una kilonova, caracterizada por un estallido corto de rayos gamma seguido de un & # 8220afterglow & # 8221 óptico más largo impulsado por la desintegración radiactiva de núcleos pesados ​​de proceso r. Las kilonovas son candidatas para la producción de la mitad de los elementos químicos más pesados ​​que el hierro en el Universo. Se cree que se ha formado un total de 16.000 veces la masa de la Tierra en elementos pesados, incluidas aproximadamente 10 masas terrestres de los dos elementos oro y platino. Esta fue una observación de varios mensajeros.

¡El interés científico en este evento fue enorme! Los artículos científicos fueron publicados con más de 4000 coautores de astronomía de más de 900 instituciones.

ESTE FUE UN INFIERNO DE COLISIÓN. EL MÁS ESPECTACULAR Y VIOLENTO, POR LAS ESTRELLAS DE NEUTRÓN.


Los astrónomos detectan una rara explosión de kilonova

Los astrónomos que estudian estallidos de rayos gamma de corta duración (GRB) han detectado una rara explosión de kilonova en la que dos estrellas de neutrones parecen haberse fusionado para formar una estrella de neutrones más grande llamada magnetar.

"He estado estudiando estos breves estallidos de rayos gamma durante una década", dice Wen-fai Fong, astrofísico de la Universidad Northwestern, EE. UU. “Justo cuando crees que los entendiste, te dan un nuevo giro. El Universo produce tal diversidad de explosiones ".

Los GRB cortos son breves destellos de rayos gamma que anuncian eventos emocionantes en galaxias distantes. "Creemos que provienen de la fusión de dos estrellas de neutrones", dice Fong. Como su nombre lo indica, suceden rápidamente: allí y desaparecen en el transcurso de un par de segundos. Pero pueden ir seguidos de un resplandor de todo, desde rayos X hasta emisiones de radio e infrarrojos.

Eso significa que cuando se detecta un GRB corto, hay que poner manos a la obra para encender tantos tipos de instrumentos astronómicos como sea posible, antes de que se desvanezca el resplandor crepuscular. “Es una señal que se desvanece rápidamente”, dice Fong. “El estallido se está desvaneciendo desde el momento en que almuerzas hasta que cenas” (aunque, por lo general, todavía hay tiempo para estudiarlo durante unos días).

Este resplandor, dice, sugiere que algunos GRB cortos son de explosiones de kilonovas, en las que la fusión de las estrellas de neutrones expulsa parte de la masa de esas estrellas al espacio. (El nombre significa que son unas 1000 veces más poderosas que las explosiones de novas estelares, aunque mucho menos poderosas que las explosiones de supernovas que marcan la muerte de estrellas gigantes).

Fong lo compara con lo que sucedería si intentaras hacer un batido y te olvidaras de poner la tapa en la licuadora, aunque en este caso, son trozos de estrella de neutrones los que salen disparados por todas partes.

Estos neutrones se fusionan rápidamente en isótopos inestables de elementos pesados ​​que luego se descomponen rápidamente en otros más estables, liberando calor, luz, rayos X y ondas de radio en el proceso. Pero para un GRB corto detectado el 22 de mayo (llamado GRB 200522A), algo no encajaba con el modelo.

Cuando el telescopio espacial Hubble pudo pausar otras observaciones y girar hacia la fuente de GRB 200522A, tres días y medio después del GRB, los astrónomos descubrieron que emitía 10 veces más luz infrarroja que una kilonova normal. "Dado lo que sabemos sobre la radio y los rayos X de esta explosión, simplemente no coincidió", dice Fong.

Poco a poco, su equipo se dio cuenta de que habían visto algo realmente inusual.

Normalmente, las fusiones de estrellas de neutrones producen agujeros negros. Pero la única explicación que se le ocurrió a su equipo de cómo una fusión de este tipo podría producir un resplandor diez veces más brillante en el infrarrojo fue que habían presenciado el nacimiento de una magnetar.

Los magnetares son estrellas de neutrones con campos magnéticos extremadamente fuertes. A medida que giraba rápidamente después de la colisión que lo creó, el campo de este magnetar transferiría energía a los escombros creados por la explosión de la kilonova, calentándolo y haciendo que brille exactamente de la manera observada por el Hubble.

Eso en sí mismo es lo suficientemente emocionante. Pero a pesar de que GRB 200522A está en una galaxia muy, muy lejana, el hallazgo también es relevante para nuestras vidas aquí en la Tierra.

Los científicos alguna vez pensaron que las reacciones nucleares en las explosiones de supernovas eran las que creaban elementos más pesados ​​que el hierro, muchos de los cuales más tarde llegaron a los planetas.

Pero esa teoría está pasada de moda. Ahora, los científicos piensan que si tienes un anillo de oro, lo más probable es que sus átomos se forjaron en los breves incendios de algo parecido a una kilonova de hace mucho tiempo. "Creemos que muchos de nuestros elementos pesados ​​provienen de estas fusiones de estrellas de neutrones", dice Fong.

El siguiente paso será el lanzamiento del Telescopio Espacial James Webb de la NASA en octubre de 2021. Ese instrumento, dice, será lo suficientemente sensible como para que si hay otra explosión como GRB 200522A, no solo podrá observar su resplandor, sino que obtendrá una espectro de la misma, seleccionando así los elementos específicos que se crean en la kilonova.

Mientras tanto, la investigación del equipo de Fong está programada para publicarse en El diario astrofísico y disponible ahora en la preimpresión arXiv.

Richard A Lovett

Richard A Lovett es un escritor y autor de ciencia ficción con sede en Portland, Oregón. Es un colaborador frecuente de Cosmos.

Lea hechos científicos, no ficción.

Nunca ha habido un momento más importante para explicar los hechos, apreciar el conocimiento basado en la evidencia y mostrar los últimos avances científicos, tecnológicos y de ingeniería. Cosmos es una publicación de The Royal Institution of Australia, una organización benéfica dedicada a conectar a las personas con el mundo de la ciencia. Las contribuciones financieras, sean grandes o pequeñas, nos ayudan a brindar acceso a información científica confiable en el momento en que el mundo más la necesita. Por favor apóyenos haciendo una donación o comprando una suscripción hoy.

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Cuando chocan las estrellas de neutrones: los científicos detectan la explosión de Kilonova en el accidente épico de 2016

Los científicos descubrieron recientemente una fábrica de oro y platino en el espacio, los restos de una colisión masiva de cadáveres estelares.

Los elementos preciosos se formaron en un "kilonova, "o una explosión épica que probablemente ocurrió cuando dos estrellas muy densas (llamadas estrellas de neutrones) chocaron entre sí. (Una kilonova es un tipo de explosión aún más fuerte que la típica supernova que ocurre cuando estallan grandes estrellas).

El poder de la kilonova proviene de la colisión de estrellas de neutrones superdensas, donde reina la física extraña. Estos objetos son los restos de grandes estrellas y mdash una vez muchas veces la masa de nuestro sol y mdash que explotó, dejando un núcleo denso. Aunque las estrellas de neutrones son solo del tamaño de una ciudad, su masa es aproximadamente 1,4 veces la de nuestro sol. Porque son tan densos, cuando estos las estrellas de neutrones chocan, sus ecos son visibles en una gran extensión de espacio.

Ahora, los científicos creen que han detectado tal kilonova en datos recopilados previamente que habían dejado perplejos a los observadores en ese momento. Los astrónomos vieron un estallido de rayos gamma ultrabrillantes en el cielo en agosto de 2016, pero inicialmente no entendieron lo que estaba sucediendo.

Entonces sucedió una pequeña cosa llamada LIGO. El increíblemente productivo Observatorio de ondas gravitacionales con interferómetro láser (cuyos científicos fundadores ya habían ganado un Premio Nobel para un descubrimiento realizado por el observatorio en 2015) hizo una observación histórica en 2017 cuando registró la primera observación directa de dos estrellas de neutrones fusionándose. Los científicos rastrearon el evento en todas las longitudes de onda imaginables, así como a través de las ondas gravitacionales que mostraban perturbaciones en el espacio.

Inspirados por LIGO, los científicos revisaron sus extraños datos de 2016 y tuvieron una agradable sorpresa. Inicialmente, las observaciones en 2016 no coincidieron con los modelos del día que predijeron para un evento kilonova Eso se debió a que "apenas quedaba ninguna señal" después de 10 días, dijo la autora principal, Eleonora Troja, astrónoma e investigadora de la Universidad de Maryland, dijo en un comunicado.

"Estábamos todos tan decepcionados", recordó Troja sobre sus observaciones iniciales del evento de 2016. Pero la detección de LIGO les permitió mirar los datos antiguos con una nueva comprensión. "[Nos] dimos cuenta de que efectivamente habíamos atrapado una kilonova en 2016", agregó Troja. "Fue una combinación casi perfecta".

En longitudes de onda infrarrojas, los eventos de 2016 y 2017 tuvieron luminosidades similares (o brillo intrínseco) ocurriendo exactamente al mismo tiempo. Si bien los científicos observaron este último evento con mucho más detalle que el Evento de 2016, lo que distingue al anterior es que hay información sobre las primeras horas de la explosión de kilanova. Esto se debe a que el Observatorio Swift Neil Gehrels de la NASA rastreó el estallido de rayos gamma de 2016 solo unos minutos después de que fuera detectado, mientras que las observaciones del estallido de 2017 se retrasaron unas 12 horas.

Al comparar los dos eventos, los investigadores concluyeron que las observaciones de 2016 probablemente también fueron de una kilonova formada por dos estrellas de neutrones en colisión. Dicho esto, los científicos aún no están seguros de si tal explosión también se formaría cuando una agujero negro y una estrella de neutrones fusionar y, de ser así, cómo se vería.

Troja y sus colegas planean examinar otras explosiones pasadas inspiradas por este hallazgo y crear un nuevo enfoque para futuras observaciones. En particular, se centrarán en eventos que son fuertes en luz infrarroja, lo que sugiere que la explosión está produciendo metales pesados ​​como oro y platino.

Un artículo basado en la nueva investigación fue publicado el 27 de agosto en la revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.


Hubble ve la kilonova más brillante hasta ahora

Artista & # 8217s concepto de ráfaga corta de rayos gamma 200522A, el resultado de lo que los científicos han confirmado que es la kilonova más brillante jamás registrada, 10 veces más brillante que el siguiente evento observado más cercano. Imagen vía Center for Astrophysics / NASA / ESA / D. Player (STScI).

Un equipo de científicos dijo a principios de este mes (12 de noviembre de 2020) que habían observado la candidata a kilonova más luminosa jamás descubierta. Kilo medio mil, y una kilonova lleva su nombre por su espectacular brillo máximo, que podría ser 1.000 veces mayor que una nova clásica ordinaria (pero solo una fracción del brillo de una supernova). Este se asoció con un estallido corto de rayos gamma & # 8211 etiquetado GRB 200522A & # 8211 visto el 22 de mayo de 2020. Las observaciones del Telescopio Espacial Hubble, realizadas en los días posteriores al descubrimiento, mostraron que la radiación de este evento cosmológico distante no encajaba en el perfil que los científicos esperaban de las kilonovas típicas. Brilló tanto como 10 veces la mayoría de las kilonovas más brillantes en el infrarrojo cercano, como se ve desde el Hubble tres días después de las primeras observaciones.

Se cree que las explosiones de rayos gamma se producen cuando dos estrellas de neutrones se fusionan en una violenta explosión, y la radiación de los elementos calientes creados en la explosión crea lo que se ve desde la Tierra como una kilonova.

Artista & # 8217s concepto de una estrella de neutrones. El tamaño diminuto de la estrella y su gran densidad le dan una gravedad increíblemente poderosa en su superficie. Imagen a través de Raphael.concorde / Daniel Molybdenum / NASA / Wikimedia Commons.

Según el artículo, que se publicará en El diario astrofísico y actualmente disponible en arXiv, la luz infrarroja asociada con GRB 200522A es:

& # 8230 significativamente más luminosa que cualquier candidata a kilonova para la que existen observaciones comparables.

Dirigido por Wen-fai Fong de la Northwestern University, el equipo combinó observaciones del Hubble, el Very Large Array, el Telescopio Global del Observatorio Las Cumbres y el W.M. Observatorio Keck. Sin embargo, Fong dijo:

Hubble realmente selló el trato en el sentido de que fue el único que detectó luz infrarroja. Sorprendentemente, Hubble pudo tomar una imagen solo tres días después de la explosión. La espectacular resolución del Hubble también fue clave para cuantificar la cantidad de luz proveniente de la fusión.

Edo Berger, profesor de astronomía en el Centro de Astrofísica | Harvard y Smithsonian, explicaron:

Las observaciones del Hubble fueron diseñadas para buscar emisiones infrarrojas que resultan de la creación de elementos pesados ​​& # 8211 como oro, platino y uranio & # 8211 durante una colisión de estrellas de neutrones. Sorprendentemente, encontramos una emisión infrarroja mucho más brillante de lo que esperábamos, lo que sugiere que hubo una entrada de energía adicional de una magnetar [una estrella de neutrones con un campo magnético súper fuerte] que era el remanente de la fusión.

Artista & # 8217s concepto de secuencia de eventos en la formación de una magnetar, una estrella de neutrones masiva y altamente magnetizada. El 22 de mayo de 2020, los científicos observaron lo que podría ser la formación de uno de estos inusuales objetos estelares. Los científicos creen que dos estrellas de neutrones chocaron, lo que resultó en una explosión colosal, dejando atrás la magnetar como un remanente. Imagen vía CfA / NASA / ESA / D. Player (STScI).

¿Por qué los científicos consideran que GRB 200522A es diferente de otras kilonovas potenciales? Fong dijo:

Dado lo que sabemos sobre la radio y los rayos X de esta explosión, simplemente no coincide. La emisión infrarroja que estamos encontrando con el Hubble es demasiado brillante. En términos de tratar de encajar las piezas del rompecabezas de este estallido de rayos gamma, una pieza del rompecabezas no encaja correctamente.

Existen varias posibilidades. Berger declaró:

¿Qué queda atrás en tal colisión? ¿Una estrella de neutrones más masiva? ¿Un agujero negro? El hecho de que veamos esta emisión infrarroja, y que sea tan brillante, muestra que de hecho se forman breves estallidos de rayos gamma a partir de colisiones de estrellas de neutrones, pero sorprendentemente las consecuencias de la colisión pueden no ser un agujero negro, sino más bien una magnetar.

Una magnetar es parte de la familia de las estrellas de neutrones: una estrella ultradensa con un campo magnético más fuerte que el de la Tierra en un billón de veces. Los magnetares tienen una vida corta (según los estándares cósmicos) & # 8211 quizás 10.000 años & # 8211 y son la fuente probable de ráfagas de radio rápidas (FRB). Las observaciones de seguimiento en radio dentro de unos años podrán confirmar si de hecho es un magnetar detrás de esta observación inesperadamente brillante.

En pocas palabras: las observaciones del telescopio espacial Hubble de una posible explosión de kilonova asociada con una explosión de rayos gamma revelaron niveles inesperadamente altos de luz infrarroja. Los científicos especulan que la radiación proviene de una magnetar & # 8211 una estrella de neutrones altamente magnetizada & # 8211 formada por la fusión de dos estrellas de neutrones.


Por primera vez, hemos detectado una colisión de estrellas de neutrones superpoderosos

Una fusión de estrellas de neutrones envió ondas literales a través del espacio-tiempo.

Algo grande explotó en una galaxia distante. No es una nova. No es una supernova. Era una kilonova, y estalló con suficiente energía como para que cuatro telescopios diferentes que monitoreaban prácticamente todo el espectro de energía lo captaran. Y antes de que los astrónomos vieran alguna evidencia visual de esta colisión cataclísmica, sus instrumentos captaron el movimiento de ondas gravitacionales que enviaban ondas a través del tejido del espacio-tiempo.

En una investigación publicada hoy en tres revistas diferentes (Nature, Nature Astronomy y Astrophysical Journal Letters), cientos de físicos y colaboradores describen una observación única en su tipo: la elusiva fusión de estrellas de neutrones.

"Debido a que hemos visto este espectáculo de luces que acompaña al evento de ondas gravitacionales, creemos que al menos uno de los objetos tenía que ser una estrella de neutrones", dice Nergis Mavalvala, profesor del MIT y colaborador del Observatorio de ondas gravitacionales con interferómetro láser (LIGO ). El equipo cree que ambos objetos eran estrellas de neutrones, "pero como científicos no podemos decir con certeza" que el objeto más pesado no era un pequeño agujero negro.

Las estrellas de neutrones son los núcleos densos de estrellas que previamente se han convertido en supernovas y han perdido su material exterior. Si el núcleo restante de la estrella es menos de dos veces y media la masa del sol, se convierte en una bola de seis millas de diámetro de materia densa, completamente neutrónica. Any more massive, and the star will collapse into a black hole. Neutron stars are the second densest known objects in the universe after black holes, and both form under similar circumstances.

"The uncertainty comes from the fact that there's no hard boundaries between what mass a neutron star should have and what mass a black hole should have," says Mavalvala.

When the explosion from a neutron star merger occurred in the galaxy NGC 4993, which is 130 million light-years away, it sent physical ripples through the fabric of space-time. These gravitational waves were strong enough that the two LIGO observatories and the European sister station, Virgo, all picked up the signals. Seconds later, the Fermi Gamma-ray Space Telescope saw a bright flash called a short gamma ray burst that lasted two seconds. Then the fireworks of the explosion set off, viewed by several ground-based observatories.

This is the fourth gravitational wave event documented by LIGO in the last two years, although the newest cosmic event is unique. The previous three detections of gravitational waves came from black hole mergers, while this neutron star merger involved much smaller objects and had an optical component as researchers detected the gamma ray burst and light from the the kilonova explosion moments after the gravitational waves.

The collaborative effort between LIGO, Virgo, and multiple additional observatories demonstrates the power of these instruments to find smaller and smaller gravitational events. The Virgo interferometer in Europe was critical to pinpoint the origin of the merger because it's oriented differently from LIGO, allowing the gravitational waves to be traced to the source. If more neutron star mergers occur, collaboration between LIGO and Virgo can allow ground observatories to immediately point their telescopes to the event epicenter like during the NGC 4993 merger.

The new detection of gravitational waves also serves as a benchmark in a new era of astronomy where violent but nearly-invisible cataclysms can be "felt" as they rip through the fabric of space itself.

The event is technically still in progress as researchers continue to measure the incoming gravitational waves here on Earth. The LIGO and Virgo teams don't quite know what is being created at at the center of the cataclysm&mdashit could be a larger neutron star, or the accumulated mass may be enough to collapse into a black hole. Mavalvala says it's hard to even speculate right now because the neutron star merger is the first such event ever observed.

"We're still culling the data," Mavalvala says. "It's just too early to say, and I'm not holding back."


5 Better Candidates Than Betelgeuse For Our Galaxy’s Next Supernova

This five-image composite shows the Crab Nebula as viewed in different wavelengths of light. La . [+] purple X-rays reveal short-wavelength radiation the cooler, redder colors trace out longer wavelength, lower-temperature material. Today we see the Crab Nebula as the expanding gaseous remnant from a star that self-detonated as a supernova, briefly shining as brightly as 400 million suns. The explosion took place 6,500 light-years away.

NASA, ESA, G. Dubner (IAFE, CONICET-University of Buenos Aires) et al. A. Loll et al. T. Temim et al. F. Seward et al. VLA/NRAO/AUI/NSF Chandra/CXC Spitzer/JPL-Caltech XMM-Newton/ESA and Hubble/STScI

Betelgeuse, a nearby red supergiant, will someday explode.

The black hole at the center of the Milky Way should be comparable in size to the physical extent of . [+] the red giant star Betelgeuse: larger than the extent of Jupiter's orbit around the Sun. Betelgeuse was the first star of all beyond our Sun to be resolved as more than a point of light, but other red supergiants, such as Antares and VY Canis Majoris, are known to be larger.

A. Dupree (CfA), R. Gilliland (STScI), NASA

One of our brightest stars, its recent dimming portends an eventual supernova.

The constellation Orion as it would appear if Betelgeuse went supernova in the very near future. La . [+] star would shine approximately as brightly as the full Moon, but all the light would be concentrated to a point, rather than extended over approximately half a degree.

Wikimedia Commons user HeNRyKus / Celestia

A “stellar burp” ejected matter, causing Betelgeuse’s temporary, routine faintening.

These four images show Betelgeuse in the infrared, all taken with the SPHERE instrument at the ESO's . [+] Very Large Telescope. Based on the faintening observed in detail, we can reconstruct that a "burp" of dust caused the dimming. Although variability remains larger than it was previously, Betelgeuse has returned to its original, early-2019-and-before brightness.

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Meanwhile, these 5 Milky Way candidates could easily go supernova first.

The atmosphere of Antares, by temperature and size, as inferred from ALMA and VLA data. Whereas . [+] Betelgeuse is large, larger than Jupiter's orbit around the Sun, the extent of Antares goes almost to Saturn as measured by the end of the upper chromosphere, but the luminous Wind Acceleration Zone goes all the way out almost to the extent of Uranus's orbit.

1.) Antares. Closer and larger than Betelgeuse, massive Antares is

This simulation of a red supergiant's surface, sped up to display an entire year of evolution in . [+] just a few seconds, shows how a "normal" red supergiant evolves during a relatively quiet period with no perceptible changes to its interior processes. There are multiple "dredge-up" periods where material from the core gets transferred to the surface, and this results in the creation of at least a fraction of the Universe's lithium.

Bernd Freytag with Susanne Höfner & Sofie Liljegren

This red supergiant should explode within

The Carina Nebula, with Eta Carina, the brightest star inside it, on the left. What appears to be a . [+] single star was identified as a binary back in 2005, and it's led some to theorize that a third companion was responsible for triggering the supernova impostor event.

ESO/IDA/Danish 1.5 m/R.Gendler, J-E. Ovaldsen, C. Thöne, and C. Feron

2.) Eta Carinae. This famous “supernova impostor” has brightened, historically, numerous times.

The 'supernova impostor' of the 19th century precipitated a gigantic eruption, spewing many Suns' . [+] worth of material into the interstellar medium from Eta Carinae. High mass stars like this within metal-rich galaxies, like our own, eject large fractions of mass in a way that stars within smaller, lower-metallicity galaxies do not. Eta Carinae might be over 100 times the mass of our Sun and is found in the Carina Nebula, but other known stars are more than twice as massive. Some supernova impostors remain stable for centuries others have been caught exploding after only a few years.

NASA, ESA, N. Smith (University of Arizona, Tucson), and J. Morse (BoldlyGo Institute, New York)

Its remaining lifetime could span centuries, or merely years.

The Wolf-Rayet star WR 102 is the hottest star known, at 210,000 K. In this infrared composite from . [+] WISE and Spitzer, it's barely visible, as almost all of its energy is in shorter-wavelength light. The blown-off, ionized hydrogen, however, stands out spectacularly.

Judy Schmidt, based on data from WISE and Spitzer/MIPS1 and IRAC4

3.) WR 102. Wolf-Rayet stars represent the final evolutionary phases for massive stars expelling their outer layers.

The extremely high-excitation nebula shown here is powered by an extremely rare binary star system: . [+] a Wolf-Rayet star orbiting an O-star. The stellar winds coming off of the central Wolf-Rayet member are between 10,000,000 and 1,000,000,000 times as powerful as our solar wind, and illuminated at a temperature of 120,000 degrees. (The green supernova remnant off-center is unrelated.) Systems like this are estimated, at most, to represent 0.00003% of the stars in the Universe.

WR 102 is the hottest: 210,000 K, foreshadowing a stellar cataclysm.

The red arrow points to WR 142: a single, X-ray emitting star at temperatures of 200,000 K. WR 142 . [+] shows an overabundance of oxygen in its spectrum, indicating that the star has cooked up elements up to oxygen in its core, and is well on its way to the iron catastrophe which will trigger the violent death of the star.

L. M. Oskinova, W.-R. Hamann, A. Feldmeier, R. Ignace, Y-H. Chu and ESA

4.) WR 142. The second-hottest Wolf-Rayet star, WR 142’s demise is inevitable.

The Crescent Nebula in Cygnus is powered by the central massive star, WR 136, where the hydrogen . [+] expelled during the red giant phase is shocked into a visible bubble by the hot star at the center. As the star's hydrogen and then helium layers are blown off, it heats up, and as it fuses through heavier successive elements, it gets hotter still. Unless mass loss is severe enough, a supernova will result.

Wikimedia Commons user Hewholooks

Two different ways to make a Type Ia supernova: the accretion scenario (L) and the merger scenario . [+] (R). The merger scenario is responsible for the majority of many of the heavy elements in the Universe, but the accretion mechanism is also responsible for Type Ia events. The system T Coronae Borealis is a red giant-white dwarf combo, where the white dwarf has a mass of 1.37 solar masses: perilously close to the Chandrasekhar limit.

5.) T Coronae Borealis. White dwarfs siphoning mass from red giants can trigger type Ia supernovae.

When a denser, more compact star or stellar remnant comes into contact with a less dense, more . [+] tenuous object, like a giant or supergiant star, the denser object can siphon mass off of the larger one, accreting it onto itself. If the mass exceeds a critical threshold governed by the Pauli Exclusion Principle, a cataclysmic explosion will occur.

David A. Aguilar (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics)

T Coronae Borealis’s white dwarf now approaches this critical mass threshold.

When a white dwarf close to the Chandrasekhar mass limit accretes enough matter off of a binary . [+] companion, a runaway nuclear fusion reaction will get triggered. This will not only create a Type Ia supernova, but will destroy the white dwarf in the process.

Similarly, 5 common “next supernova” candidates are relatively unlikely.

The Wolf-Rayet star WR 124 and the nebula M1-67 which surrounds it both owe their origin to the same . [+] originally massive star that blew off its outer layers. The central star is now far hotter than what came before, but WR 124 is not the hottest class of Wolf-Rayet star: those are the ones that are depleted of hydrogen and helium but heavily enhanced with oxygen.

ESA/Hubble & NASA Acknowledgement: Judy Schmidt (geckzilla.com)

When two stars or stellar remnants merge, they can trigger a cataclysmic reaction, including . [+] supernovae, gamma-ray bursts, or they can lead to the creation of a hotter, bluer more massive star. In the case of V Sagittae, however, it is not well-accepted that the stars will inspiral and merge later this century, despite recent assertions.

MELVYN B. DAVIES, NATURE 462, 991-992 (2009)

Our next supernova might deliver a multi-messenger trifecta:

A supernova explosion enriches the surrounding interstellar medium with heavy elements. This . [+] illustration, of the remnant of SN 1987a, showcases how the material from a dead star gets recycled into the interstellar medium. In addition to light, we also detected neutrinos from SN 1987a. With the LIGO and Virgo detectors now functional, it's possible that the next supernova within the Milky Way will yield a triple multi-messenger event, delivering particles (neutrinos), light, and gravitational waves all together.

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Ver el vídeo: ONDAS GRAVITACIONALES GRAVITATIONAL WAVES (Julio 2022).


Comentarios:

  1. Medal

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