Los astrónomos que utilizan el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) han detectado por primera vez el resplandor milimétrico de una explosión de rayos gamma de corta duración, una ardiente explosión causada por la fusión de una estrella de neutrones con otra estrella.

Esta concepción artística muestra la fusión entre una estrella de neutrones y otra estrella (vista como un disco, abajo a la izquierda) que causó una explosión que dio lugar a SGRB 211106A (chorro blanco, en el centro), y dejó tras de sí lo que los astrónomos saben ahora que es uno de los resplandores más luminosos de los que se tiene constancia (onda de choque semiesférica en el centro a la derecha); mientras que el polvo de la galaxia anfitriona ocultó la mayor parte de la luz visible (mostrada en colores), la luz milimétrica del evento (representada en verde) pudo escapar y llegar a ALMA. Crédito de la imagen: ALMA / ESO / NAOJ / NRAO / M. Weiss, NRAO, AUI & NSF.

Esta concepción artística muestra la fusión entre una estrella de neutrones y otra estrella (vista como un disco, abajo a la izquierda) que causó una explosión que dio lugar a SGRB 211106A (chorro blanco, en el centro), y dejó atrás lo que los astrónomos saben ahora que es uno de los resplandores más luminosos de los que se tiene constancia (onda de choque semiesférica en el centro a la derecha); mientras que el polvo de la galaxia anfitriona ocultó la mayor parte de la luz visible (mostrada en colores), la luz milimétrica del evento (representada en verde) pudo escapar y llegar a ALMA. Crédito de la imagen: ALMA / ESO / NAOJ / NRAO / M. Weiss, NRAO, AUI & NSF.

Los estallidos de rayos gamma de corta duración (sGRBs) se producen en la fusión catastrófica de sistemas binarios que incluyen una estrella de neutrones.

Estos eventos explosivos son un lugar conocido de nucleosíntesis de proceso r y, por tanto, una fuente de elementos pesados, como el platino y el oro.

«Estas fusiones se producen debido a la radiación de las ondas gravitacionales que eliminan la energía de la órbita de las estrellas binarias, lo que hace que las estrellas entren en espiral la una hacia la otra», explica el Dr. Tanmoy Laskar, astrónomo del Departamento de Astrofísica/IMAPP de la Universidad de Radboud y del Departamento de Física & Astronomía de la Universidad de Utah.

«La explosión resultante va acompañada de chorros que se mueven a una velocidad cercana a la de la luz».

«Cuando uno de estos chorros apunta a la Tierra, observamos un breve pulso de radiación de rayos gamma o un sGRB».

Un evento sGRB suele durar sólo unas décimas de segundo. Los astrónomos buscan entonces un resplandor posterior, una emisión de luz causada por la interacción de los chorros con el gas circundante.

Aun así, son difíciles de detectar; sólo se han detectado media docena de sGRB en longitudes de onda de radio, y hasta ahora no se había detectado ninguno en longitudes de onda milimétricas.

«Los resplandores de los sGRB son muy luminosos y energéticos», dijo el Dr. Laskar.

«Pero estas explosiones tienen lugar en galaxias lejanas, lo que significa que su luz puede ser bastante tenue para nuestros telescopios en la Tierra».

«Antes de ALMA, los telescopios milimétricos no eran lo suficientemente sensibles para detectar estos resplandores».

A unos 20.000 millones de años luz de la Tierra, un evento sGRB designado SGRB 211106A no es una excepción.

La luz de este sGRB era tan tenue que, aunque las primeras observaciones de rayos X con el Observatorio Swift de Neil Gehrels de la NASA vieron la explosión, la galaxia anfitriona era indetectable en esa longitud de onda, y los científicos no pudieron determinar exactamente de dónde procedía la explosión.

«La luz de posluminiscencia es esencial para averiguar de qué galaxia proviene una explosión y para aprender más sobre la propia explosión», dijo el Dr. Laskar.

«Inicialmente, cuando sólo se había descubierto la contraparte de rayos X, los astrónomos pensaron que SGRB 211106A podría provenir de una galaxia cercana».

«Una cantidad significativa de polvo en la zona también oscureció el objeto de la detección en las observaciones ópticas con el telescopio espacial Hubble de la NASA/ESA».

Cada longitud de onda añadió una nueva dimensión a la comprensión de los científicos de SGRB 211106A, y la milimétrica, en particular, fue fundamental para descubrir la verdad sobre el estallido.

«Las observaciones del Hubble revelaron un campo inmóvil de galaxias», dijo el Dr. Laskar.

«La sensibilidad sin parangón de ALMA nos permitió localizar el sGRB en ese campo con más precisión, y resultó estar en otra galaxia débil, que está más lejos».

«Eso, a su vez, significa que este estallido de rayos gamma de corta duración es aún más potente de lo que pensábamos al principio, lo que lo convierte en uno de los más luminosos y energéticos de los que se tiene constancia».

Los resultados del equipo se publicarán en la revista Astrophysical Journal Letters.

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Tanmoy Laskar et al. 2022. El primer resplandor milimétrico del GRB: El chorro de ángulo ancho del extremadamente energético SGRB 211106A. ApJL, en prensa; arXiv: 2205.03419

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