Astrónomos construyen la imagen óptica más profunda de la primera fusión de estrellas de neutrones
Se ha escrito el último capítulo del descubrimiento histórico de la poderosa fusión de dos estrellas en 2017. Después de que el estallido extremadamente brillante finalmente se desvaneció en negro, un equipo internacional dirigido por la Universidad de Northwestern concienzudamente construyó su resplandor, el último fragmento del ciclo de vida del famoso evento.
La imagen resultante no solo es la imagen más profunda del resplandor de la colisión de la estrella de neutrones hasta la fecha, sino que revela secretos sobre los orígenes de la fusión, el chorro creado y la naturaleza de los estallidos de rayos gamma más cortos.
"Esta es la exposición más profunda que hemos visto en luz visible", dijo Wen-fai Fong de Northwestern, quien dirigió la investigación. "Cuanto más profunda es la imagen, más información podemos obtener".
El estudio se publicará este mes en The Astrophysical Journal Letters. Fong es profesor asistente de física y astronomía en el Vineyard College of Arts and Sciences de Northwestern y miembro del CIERA (Centro de Exploración e Investigación Interdisciplinaria en Astrofísica), un centro de investigación dotado en Northwestern enfocado en avanzar estudios con énfasis en conexiones interdisciplinarias.
Muchos científicos consideran la fusión de estrellas de neutrones de 2017, denominada GW170817, como el descubrimiento más importante de LIGO (Observatorio de ondas gravitacionales con interferómetro láser) hasta la fecha. Fue la primera vez que los astrofísicos capturaron dos estrellas de neutrones que colisionaron. También se conoce como la primera observación de múltiples mensajeros entre dos formas de radiación.
Se detectó la luz de GW170817, en parte porque estaba cerca, por lo que es muy brillante y relativamente fácil de encontrar. Cuando las estrellas de neutrones colisionaron, emitieron una kilonova, ligera 1,000 veces más brillante que una nova clásica, como resultado de la formación de elementos pesados después de la fusión. Pero fue solo este resplandor después del resplandor, formado a partir de un chorro que viaja cerca de la velocidad de la luz, golpeando el entorno circundante, tan difícil de medir.
"Para que podamos ver el resplandor, la kilonova tuvo que moverse fuera del camino", dijo Fong. "Ciertamente, unos 100 días después de la fusión, la kilonova se había desvanecido en el olvido, y el resplandor crepuscular se hizo cargo".
Hubble al rescate
A partir de diciembre de 2017, el telescopio espacial Hubble de la NASA detecta el resplandor de la luz visible de la fusión y vuelve a visitar la ubicación de la fusión.
A finales de marzo de 2019, el equipo de Fong usa el Hubble para obtener la imagen final y la observación más profunda hasta la fecha. En el transcurso de siete horas y media, el telescopio registró la imagen del cielo desde donde ocurrió la colisión de la estrella de neutrones. La imagen resultante mostró, 584 días después de la fusión de la estrella de neutrones, que la luz visible que emanaba de la fusión finalmente había desaparecido.
A continuación, el equipo de Fong necesitaba eliminar el brillo de la galaxia circundante, para aislar el resplandor extremadamente tenue del evento.
Peter Blanchard, becario postdoctoral en CIERA y segundo autor del estudio. "El mayor culpable es la contaminación lumínica de la galaxia, que tiene una estructura extremadamente complicada".
Fong, Blanchard y sus colaboradores abordaron el desafío utilizando las 10 imágenes, en las que la kilonova permaneció desaparecida y el resplandor posterior, así como la imagen final y profunda del Hubble sin rastros de la colisión. El equipo superpuso su imagen profunda del Hubble en cada una de las 10 imágenes de resplandor posterior. Luego, usando un algoritmo, se restan meticulosamente, píxel por píxel, toda la luz de la imagen del Hubble.
El resultado: una serie temporal final de imágenes, que muestran el tenue resplandor sin la luz de la galaxia. Completamente alineado con las predicciones del modelo, es la serie temporal de imágenes más precisa del resplandor de luz visible del GW170817 producido hasta la fecha.
Información iluminadora
Con la imagen del espacio profundo del Hubble, Fong y sus colaboradores obtuvieron nuevas ideas sobre la galaxia de origen de GW170817. Quizás lo más sorprendente es que no están bien poblados con cúmulos estelares.
"Estudios anteriores han sugerido que los pares de estrellas de neutrones pueden formarse y fusionarse dentro del denso ambiente de un cúmulo globular", dijo Fong. "Nuestras observaciones muestran que definitivamente no es el caso de esta fusión de estrellas de neutrones". @mundiario
