Al buscar los orígenes de un poderoso estallido de rayos gamma (GRB), un equipo internacional de astrofísicos puede haber encontrado una nueva forma de destruir una estrella.
Aunque la mayoría de los GRB se originan a partir de explosiones estelares masivas o fusiones de estrellas de neutrones, los investigadores concluyeron que GRB 191019A provino de estrellas en colisión o remanentes estelares en el entorno abarrotado alrededor de un agujero negro supermasivo en el núcleo de una galaxia antigua. . El entorno similar al derby de demolición apunta a una forma hipotética de larga data, pero nunca antes vista, de demoler una estrella y generar un GRB.
O estudio fue publicado hoy (22 de junio) en la revista Nature Astronomy. Dirigido por la Universidad de Radboud en los Países Bajos, el equipo de investigación incluyó a astrónomos de la Universidad Northwestern.
«Por cada 100 eventos que se ajustan al esquema tradicional de clasificación de estallidos de rayos gamma, hay al menos una rareza que nos desconcierta», dijo el astrofísico de Northwestern y coautor del estudio. Wen Fai Fong«Sin embargo, son estos excéntricos los que más nos dicen sobre la espectacular diversidad de explosiones que el universo es capaz de hacer».
«El descubrimiento de estos fenómenos extraordinarios dentro de los sistemas estelares densos, especialmente aquellos que rodean los agujeros negros supermasivos en los núcleos de las galaxias, es innegablemente emocionante», dijo el astrofísico de Northwestern y coautor del estudio. giacomo fragione. «Este notable descubrimiento nos da una tentadora visión de las intrincadas dinámicas en el trabajo dentro de estos entornos cósmicos, estableciéndolos como fábricas de eventos que de otro modo se considerarían imposibles».
Fong es profesor asistente de física y astronomía en Northwestern’s Facultad de Artes y Ciencias de Weinberg y un miembro de Centro de Exploración e Investigación Interdisciplinaria en Astrofísica (CIERA). Fragione es profesor asistente de investigación en CIERA. Otros coautores de Northwestern incluyen Anya Nugent Es jillian rastinejad – ambos Ph.D. estudiantes de astronomía y miembros del grupo de investigación de Fong.
La mayoría de las estrellas mueren, según su masa, en una de tres formas predecibles. Cuando las estrellas de masa relativamente baja como nuestro Sol alcanzan la vejez, se despojan de sus capas externas y finalmente se desvanecen para convertirse en estrellas enanas blancas. Las estrellas más masivas, por otro lado, brillan más y explotan más rápido en explosiones cataclísmicas de supernova, creando objetos ultradensos como estrellas de neutrones y agujeros negros. El tercer escenario ocurre cuando dos de estos remanentes estelares forman un sistema binario y eventualmente chocan.
Pero el nuevo estudio encontró que puede haber una cuarta opción.
«Nuestros resultados muestran que las estrellas pueden morir en algunas de las regiones más densas del universo, donde pueden colisionar», dijo el autor principal, Andrew Levan, astrónomo de la Universidad de Radboud. «Esto es emocionante para comprender cómo mueren las estrellas y para responder otras preguntas, como qué fuentes inesperadas podrían crear ondas gravitacionales que podríamos detectar en la Tierra».
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Número de formas conocidas de destruir una estrella.
Mucho más allá de su pico de formación de estrellas, las galaxias antiguas tienen pocas, si es que alguna, estrellas masivas restantes. Sin embargo, sus núcleos están llenos de estrellas y una colección de remanentes estelares ultradensos, como enanas blancas, estrellas de neutrones y agujeros negros. Los astrónomos han sospechado durante mucho tiempo que en la actividad turbulenta alrededor de un agujero negro supermasivo, solo sería cuestión de tiempo antes de que dos objetos estelares colisionen para producir un GRB. Pero la evidencia de este tipo de fusión sigue siendo esquiva.
El 19 de octubre de 2019, los astrónomos vislumbraron los primeros indicios de tal evento cuando el satélite de la NASA Observatorio Neil Gehrels Swift detectó un destello brillante de rayos gamma que duró poco más de un minuto. Cualquier GRB que dure más de dos segundos se considera «largo». Estas explosiones suelen provenir del colapso de estrellas de al menos 10 veces la masa de nuestro sol.
Luego, los investigadores utilizaron el telescopio Gemini Sur en Chile, parte del Observatorio Internacional Gemini operado por la Fundación Nacional de Ciencias NOIRLab – para hacer observaciones a largo plazo del resplandor residual del GRB.
Estas observaciones permitieron a los astrónomos determinar la ubicación del GRB en una región a menos de 100 años luz del núcleo de una galaxia antigua, muy cerca del agujero negro supermasivo de la galaxia. Curiosamente, los investigadores tampoco encontraron evidencia de una supernova correspondiente, que dejaría su marca en la luz capturada por Gemini South.
«La falta de una supernova que acompañe a GRB 191019A largo nos dice que esta explosión no es el colapso típico de una estrella masiva», dijo Rastinejad, quien realizó cálculos para asegurarse de que una supernova no estuviera oculta en los datos. «La ubicación de GRB 191019A, incrustada en el núcleo de la galaxia anfitriona, genera una teoría predicha, pero aún no probada, de cómo se podrían formar las fuentes que emiten ondas gravitacionales».
En entornos galácticos típicos, la producción de GRB largos a partir de remanentes estelares en colisión, como estrellas de neutrones y agujeros negros, es increíblemente rara. Los núcleos de las galaxias antiguas, sin embargo, son cualquier cosa menos típicos, y puede haber un millón o más de estrellas apiñadas en una región de unos pocos años luz de diámetro. Esta densidad de población extrema podría ser lo suficientemente grande como para que se produzcan colisiones estelares ocasionales, especialmente bajo la titánica influencia gravitacional de un agujero negro supermasivo, que interrumpiría los movimientos de las estrellas y las enviaría en direcciones aleatorias. Eventualmente, estas estrellas rebeldes se cruzarían y fusionarían, desencadenando una explosión titánica que podría observarse desde grandes distancias cósmicas.
