Ciencia.-Rayos X persisten mil días después de una colisión de esfrellas de neutrones

MADRID, 12 (EUROPA PRESS)

Han pasado tres años desde la detección histórica de una fusión de estrellas de neutrones a partir de ondas gravitacionales. Astrónomos de la Universidad de Maryland (UMD) han monitoreado desde entonces la persistencia de emisiones de rayos X, superando con mucho las predicciones de los modelos.

"Estamos entrando en una nueva fase en nuestra comprensión de las estrellas de neutrones", dijo Eleonora Troja, científica investigadora asociada en el Departamento de Astronomía de la UMD y autor principal del artículo. "Realmente no sabemos qué esperar de este punto en adelante, porque todos nuestros modelos no predecían rayos X y nos sorprendió verlos 1.000 días después de que se detectó el evento de colisión. Puede llevar años encontrar la respuesta" a lo que está sucediendo, pero nuestra investigación abre la puerta a muchas posibilidades.

La fusión de estrellas de neutrones que estudió el equipo de Troja, GW170817, se identificó por primera vez a partir de ondas gravitacionales detectadas por el Observatorio de ondas gravitacionales del interferómetro láser (LIGO) y su contraparte Virgo el 17 de agosto de 2017. En cuestión de horas, los telescopios de todo el mundo comenzaron a observar radiación electromagnética, incluidos los rayos gamma y la luz emitida por la explosión. Fue la primera y única vez que los astrónomos pudieron observar la radiación asociada con las ondas de gravedad, aunque sabían desde hace mucho tiempo que se produce dicha radiación. Todas las demás ondas de gravedad observadas hasta la fecha se han originado a partir de eventos demasiado débiles y demasiado lejanos para que la radiación se detecte desde la Tierra.

Segundos después de que se detectara GW170817, los científicos registraron el chorro de energía inicial, conocido como estallido de rayos gamma, luego la kilonova más lenta, una nube de gas que estalló detrás del chorro inicial. La luz de la kilonova duró unas tres semanas y luego se desvaneció. Mientras tanto, nueve días después de que se detectara por primera vez la onda de gravedad, los telescopios observaron algo que no habían visto antes: rayos X. Los modelos científicos basados ??en la astrofísica conocida predijeron que a medida que el chorro inicial de la colisión de una estrella de neutrones se mueve a través del espacio interestelar, crea su propia onda de choque, que emite rayos X, ondas de radio y luz. Esto se conoce como resplandor crepuscular. Pero nunca antes se había observado un resplandor semejante.

En este caso, el resplandor alcanzó su punto máximo alrededor de 160 días después de que se detectaron las ondas de gravedad y luego se desvaneció rápidamente. Pero los rayos X permanecieron. Fueron observados por última vez por el Observatorio de rayos X Chandra dos años y medio después de que se detectara por primera vez GW170817.

El nuevo artículo de investigación, publicado en Monthly Notices of the Royal Astronomical Society,. sugiere algunas posibles explicaciones para las emisiones de rayos X de larga duración. Una posibilidad es que estos rayos X representen una característica completamente nueva del resplandor de una colisión, y la dinámica de un estallido de rayos gamma sea de alguna manera diferente de lo esperado.

"Tener una colisión tan cerca de nosotros que sea visible abre una ventana a todo el proceso al que rara vez tenemos acceso", dijo Troja, quien también investiga en el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA. "Puede ser que haya procesos físicos que no hemos incluido en nuestros modelos porque no son relevantes en las primeras etapas con las que estamos más familiarizados, cuando se forman los chorros".

Otra posibilidad es que la kilonova y la nube de gas en expansión detrás del chorro de radiación inicial hayan creado su propia onda de choque que tardó más en llegar a la Tierra.

"Vimos la kilonova, así que sabemos que esta nube de gas está allí, y que los rayos X de su onda de choque pueden estar llegando a nosotros", dijo Geoffrey Ryan, asociado postdoctoral en el Departamento de Astronomía de la UMD y coautor de el estudio. "Pero necesitamos más datos para entender si eso es lo que estamos viendo. Si es así, puede darnos una nueva herramienta, una firma de estos eventos que no hemos reconocido antes. Eso puede ayudarnos a encontrar colisiones de estrellas de neutrones en registros anteriores de radiación de rayos X ".

Una tercera posibilidad es que algo haya quedado atrás después de la colisión, tal vez el remanente de una estrella de neutrones emisora ??de rayos X.

Se necesitan muchos más análisis antes de que los investigadores puedan confirmar exactamente de dónde provienen los rayos X persistentes. Algunas respuestas pueden llegar en diciembre de 2020, cuando los telescopios vuelvan a apuntar a la fuente de GW170817. (La última observación fue en febrero de 2020).

"Este puede ser el último aliento de una fuente histórica o el comienzo de una nueva historia, en la que la señal vuelve a brillar en el futuro y puede permanecer visible durante décadas o incluso siglos", dijo Troja. "Pase lo que pase, este evento está cambiando lo que sabemos sobre las fusiones de estrellas de neutrones y reescribiendo nuestros modelos".