La visión estándar de los estallidos de rayos gamma como una firma para diferentes tipos de estrellas moribundas podría necesitar una reescritura. Nuevas observaciones astronómicas revelan una nueva huella digital observacional de fusiones de estrellas de neutrones, que puede arrojar luz sobre la producción de elementos pesados.
Los astrónomos han creído durante mucho tiempo que los estallidos de rayos gamma se dividen en dos categorías. Por un lado están los estallidos de larga duración de estrellas en implosión; y por el otro, los estallidos de corta duración de objetos estelares compactos que se fusionan.
«Pero en un evento observado recientemente, encontramos una kilonova junto con un estallido de rayos gamma de larga duración”, dice el astrofísico Chris Fryer del laboratorio en el Laboratorio Nacional de Los Álamos. “Eso ha arrojado una clave en esta simple imagen», agregó.
Explosiones estelares
Las hipernovas/supernovas son los objetos transitorios de luz visible producidos en estas explosiones a partir de la implosión de objetos. Las supernovas se producen cuando explota una estrella masiva; solo algunas supernovas surgen del mecanismo de explosión que produce estallidos de rayos gamma (GRB).
En cuanto a las kilonovas, son transitorios de luz visible producidos por la fusión de objetos compactos donde al menos uno es una estrella de neutrones. Los estallidos de rayos gamma pueden acompañar a ambos tipos de transitorios.
Los GRB de larga duración (más de dos segundos) generalmente se asocian con supernovas. Mientras que los GRB de corta duración (menos de dos segundos) se asocian comúnmente con fusiones de estrellas de neutrones.
Estas diversas formas de emisión electromagnética observable se conocen como transitorios. Las fusiones de estrellas de neutrones forman algunos de los elementos más pesados, los que están más allá del hierro en la tabla periódica.
GRB211211A
El 11 de diciembre de 2021, varios observatorios y satélites registraron un estallido de rayos gamma muy brillante de 50 segundos al que llamaron GRB211211A. Este GRB produjo emisiones ópticas, infrarrojas y de rayos X asociadas con el estallido.
Este estallido largo estuvo relativamente cerca, a unos mil millones de años luz de distancia en una galaxia diferente a la Vía Láctea, Sin embargo, sus características de emisión no se ajustaban al perfil de los eventos de estallido largo.
En cambio, la evidencia apuntaba a una fusión de objetos compactos en un evento híbrido teorizado, no observado previamente, que produce una kilonova y emite un estallido de rayos gamma de larga duración.
Evento híbrido
Esta es la primera evidencia directa de un evento híbrido. Las observaciones de ondas gravitacionales confirmarían la naturaleza de GRB211211A. Lamentablemente los detectores de ondas gravitacionales como LIGO no estaban funcionando en el momento de la detección.
Aunque el estallido de larga duración desafía la comprensión aceptada de los modelos de fusión binaria compacta, una fusión explica todas las demás características observadas de GRB211211A.
Bajo este paradigma, la fusión de objetos compactos, con sus halos de material atraído gravitacionalmente, produciría estallidos de rayos gamma de corta duración. El colapso de estrellas masivas en supernovas, con discos de acreción de mayor duración, generaría estallidos más prolongados.
El evento ha sido analizado en cinco artículos publicados en Nature. Los puedes encontrar en los siguientes enlaces: 1, 2, 3, 4 y 5.