Los astrónomos descubren el estallido de rayos gamma más corto impulsado por una supernova
Esta ilustración muestra una estrella colapsando que produce dos chorros cortos de rayos gamma. Justo antes de que una estrella masiva que colapsa explote en una supernova, a menudo observamos un estallido de rayos gamma (una breve explosión de radiación gamma) si los chorros se dirigen a la Tierra. La mayoría de los estallidos de rayos gamma producidos por supernovas conocidas son «largos» (duran más de dos segundos), pero uno llamado GRB 200826 fue «corto» (dura sólo 0,6 segundos). Los astrónomos creen que esta, y posiblemente otras explosiones cortas de rayos gamma producidas por una supernova, parecían breves porque los chorros de rayos gamma no eran lo suficientemente fuertes como para escapar de la estrella por completo. Esto produciría chorros de menor longitud y duración. Crédito: Observatorio Internacional Géminis / NOIRLab / NSF / AURA / J. da Silva
Los astrónomos han descubierto el estallido de rayos gamma (GRB) más corto jamás causado por la implosión de una estrella masiva. Usando el Observatorio Internacional Gemini, un programa del NOIRLab de NSF, los astrónomos identificaron la causa del estallido de rayos gamma de 0.6 segundos como una explosión de supernova en una galaxia distante. Los GRB causados por supernovas son generalmente más del doble de largos, lo que sugiere que algunos GRB cortos podrían ser de hecho impostores, GRB disfrazados producidos por supernovas.
Los estallidos de rayos gamma (GRB) se encuentran entre los eventos más brillantes y energéticos del universo, pero los científicos todavía están tratando de determinar exactamente qué causa estos eventos fugaces. Los astrónomos dividen los GRB en dos categorías amplias según su duración. Los GRB cortos cobran vida en menos de dos segundos y se cree que son causados por la fusión de estrellas de neutrones binarios. Aquellos que duran más se clasifican como GRB largos y se han relacionado con explosiones de supernovas causadas por implosiones masivas de estrellas. Sin embargo, el reciente descubrimiento del GRB más corto jamás producido en una supernova muestra que los GRB no encajan perfectamente en las cajas que los astrónomos han creado para ellos.
«Este descubrimiento representa la emisión de rayos gamma más corta provocada por una supernova durante el colapso de una estrella masiva», comentó Tomás Ahumada, quien dirigió esta investigación y tiene un doctorado. candidato en la Universidad de Maryland y astrónomo en el Goddard Space Flight Center de la NASA. «Solo duró 0,6 segundos, y está a medio camino entre una explosión de rayos gamma exitosa y una falla».
El equipo cree que este GRB y algunos otros GRB relacionados con la supernova parecen cortos porque los chorros de rayos gamma que emergen de los polos de la estrella que colapsa no son lo suficientemente fuertes como para escapar por completo de la estrella, casi sin producir un GRB, y otros. Las estrellas que colapsan tienen chorros tan débiles que no producen GRB en absoluto.
Este descubrimiento también podría ayudar a explicar un misterio astronómico. Los GRB largos están asociados con un tipo específico de supernova (llamado Tipo Ic-BL). Sin embargo, los astrónomos observan muchas más de estas supernovas que GRB largas. Este descubrimiento del GRB más corto asociado con una supernova sugiere que algunos de estos GRB inducidos por supernovas se disfrazan de GRB cortos que se cree que son creados por fusiones de estrellas de neutrones y, por lo tanto, no se cuentan como el tipo de supernova.
«Nuestro descubrimiento sugiere que, dado que observamos muchas más de estas supernovas que estallidos largos de rayos gamma, la mayoría de las estrellas que colapsan no producen un chorro GRB que atraviesa la capa exterior de la estrella que colapsa», explicó Ahumada. «Creemos que este evento fue de hecho un fracaso, un evento que estaba a punto de no suceder en absoluto».
El equipo pudo determinar que este GRB, identificado como GRB 200826A, provenía de una explosión de supernova utilizando las capacidades de imagen del espectrógrafo de múltiples objetos Gemini en Gemini North en Hawai’i. Los investigadores utilizaron Gemini North para obtener imágenes de la galaxia anfitriona de GRB 28, 45 y 80 días después de que GRB fuera detectado por primera vez el 26 de agosto de 2020 por una red de observatorios que incluía el Telescopio Espacial Fermi Gamma de la NASA. Las observaciones de Géminis permitieron al equipo detectar el aumento revelador de energía que significa una supernova, a pesar de la ubicación de la explosión en una galaxia a 6.600 millones de años luz de distancia.
“Fue una empresa complicada porque tuvimos que separar la luz de una galaxia ya débil de la luz de una supernova”, dijo Ahumada. «Géminis es el único en el suelo telescopio que pueden hacer observaciones de seguimiento como esta con un horario lo suficientemente flexible como para permitirnos comprimir nuestras observaciones. »
Este resultado muestra que clasificar los GRB basándose únicamente en su duración puede no ser el mejor enfoque, y que se necesitan más observaciones para determinar la causa de un GRB.
“Originalmente buscábamos estrellas de neutrones fundidos que se suponía que producían estallidos cortos de rayos gamma”, agregó Ahumada. «Sin embargo, una vez que descubrimos la existencia de GRB 200826A, nos dimos cuenta de que era más probable que esta explosión fuera causada por la supernova de una estrella en colapso, lo cual fue una sorpresa».
“Los Observatorios Gemini continúan arrojando nueva luz sobre la naturaleza de estas increíbles explosiones que ocurren en el universo distante”, dijo Martin Still, Gerente del Programa Gemini en NSF. «La instrumentación dedicada que llegará para su uso durante la próxima década continuará con el liderazgo de Gemini en el seguimiento de estos impresionantes eventos cósmicos».
Más información:
Descubrimiento y confirmación del estallido de rayos gamma más corto de un collapsar, arXiv: 2105.05067 [astro-ph] arxiv.org/abs/2105.05067
Proporcionado por NOIRLab
Cita: Los astrónomos descubren el estallido de rayos gamma más corto impulsado por una supernova (2021, 26 de julio) recuperado el 26 de julio de 2021 de https://phys.org/news/2021-07-astronomers-uncover-briefest-supernova-powered-gamma -ray . html
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