¿Una kilonova o un agujero negro recién nacido?

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Por primera vez en la historia de la Astronomía, un equipo de astrónomos dirigidos por investigadores de la Northwestern University, en Illinois, podría haber detectado el resplandor residual de una kilonova, una explosión que sucede cuando dos estrellas de neutrones en un sistema binario se fusionan.

Conocidas también como supernovas de tipo r, las kilonovas son hasta 1.000 veces más brillantes que una nova clásica, un evento explosivo en el que una enana blanca, densa y pequeña, absorbe material de una estrella compañera mucho mayor hasta que, literalmente, revienta expulsando con violencia sus capas externas y produciendo un fuerte destello, aunque de corta duración. Sin embargo, y mientras la estrella ‘vampirizada’ siga teniendo masa, una misma enana blanca puede generar múltiples eventos de nova, a no ser que uno de ellos sea lo suficientemente fuerte como para destruir el sistema binario de un solo golpe.

Pero la kilonova, descubierta en 2017 y denominada GW170817, fue mucho más fuerte que todo eso. Y durante la violenta fusión, los investigadores detectaron un estrecho chorro de partículas de alta energía que no se desvaneció hasta tres años y medio después, dejando tras de sí una nueva y misteriosa fuente de rayos X.

Dos posibilidades totalmente nuevas

En un artículo recién aparecido en The Astrophysical Journal Letters y que también puede consultarse en el servidor de prepublicaciones arXiv, los astrónomos explican que esa fuente de rayos X podría deberse a los escombros en expansión de la fusión entre los dos objetos, una onda de choque similar al estampido sónico de un avión que rompe la barrera del sonido. La onda de choque pudo calentar los materiales de alrededor, generando los rayos X observados en el estudio, algo que se conoce como ‘resplandor residual’ de kilonova. Aunque también podría ser que esos mismos escombros emitieran los rayos X al caer en un agujero negro formado tras la fusión.

Según explica Aprajita Hajela, primera firmante del artículo, «aquí, al estudiar las consecuencias de la fusión de dos estrellas de neutrones, hemos entrado en territorio desconocido. Estamos viendo algo nuevo y extraordinario por primera vez, y eso nos brinda la oportunidad de estudiar y comprender nuevos procesos físicos, que no se habían observado antes».

Tres años y medio de observación

El 17 de agosto de 2017, GW170817 hizo historia al convertirse en la primera fusión de estrellas de neutrones detectada tanto por ondas gravitacionales como por radiación electromagnética (o luz). Desde entonces, los astrónomos han estado utilizando tanto telescopios terrestres como espaciales para estudiar el evento en todo el espectro electromagnético.

Gracias al Observatorio de rayos X Chandra, por ejemplo, los científicos lograron descubrir las emisiones de rayos X del chorro de partículas causado por la fusión, moviéndose casi a la velocidad de la luz. A principios de 2018, sin embargo, la emisión de rayos X se fue debilitando a medida que el estrecho haz de partículas disminuía su velocidad. Pero durante todo el año 2020, el brillo de los rayos X dejó de disminuir y se mantuvo constante. Lo cual fue una pista importante.

«El hecho de que los rayos X dejaran de desvanecerse rápidamente -explica Faffaella Margutti, autora principal del estudio- fue nuestra mejor evidencia de que estábamos detectando algo más en esa fuente. Parece que se necesita una fuente de rayos X completamente diferente para explicar lo que estamos viendo».

Y esa ‘fuente adicional’ de rayos X podría ser tanto un resplandor de kilonova como un agujero negro recién nacido, dos escenarios que nunca antes habían sido observados.

En palabras de Joe Bright, de la Universidad de California en Berkeley y coautor del estudio, «esta podría ser tanto la primera vez que vemos un resplandor residual de kilonova como la primera vez que vemos material cayendo en un agujero negro formado tras una fusión de estrellas de neutrones. Cualquiera de los resultados sería extremadamente emocionante».

¿Pero cómo saber cuál es la explicación correcta? La única solución, según el equipo, es seguir observando a GW170817 tanto en rayos X como en ondas de radio. Si se trata de un resplandor residual de kilonova, se espera que las emisiones de rayos X y de radio sean más brillantes en los próximos meses o años. Si la explicación, por el contrario, involucra materia que cae sobre un agujero negro recién formado, entonces la emisión de rayos X debería permanecer constante o disminuir rápidamente, y con el tiempo no se detectará ninguna emisión de radio.

Para Kate Alexander, coautora de la investigación, «el estudio adicional de GW170817 podría tener implicaciones de gran alcance. La detección de un resplandor residual de kilonova implicaría que la fusión no produjo inmediatamente un agujero negro. Alternativamente, este objeto puede ofrecer a los astrónomos la oportunidad de estudiar cómo cae la materia en un agujero negro solo unos años después de su nacimiento».

Fuente: abc.es

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