Los astrónomos descubren los primeros espectros de emisión del estallido de rayos gamma más brillante jamás visto

Los científicos están en estado de pánico desde que varios detectores espaciales detectaron un potente estallido de rayos gamma (GRB) en octubre de 2022, un estallido tan activo que los astrónomos lo denominaron BOAT (la explosión más brillante de la historia). Ahora, un equipo internacional de astrónomos analizó un pico de energía inusual detectado por el telescopio espacial de rayos gamma Fermi de la NASA y concluyó que se trataba de un espectro de emisión, según Nuevo papel Estos resultados fueron publicados en la revista Science. Según los autores, se trata de la primera línea de emisión de alta confianza jamás observada en 50 años de estudio de explosiones de rayos gamma.

Como se informó anteriormente, los estallidos de rayos gamma son explosiones de energía extremadamente alta en galaxias distantes que duran desde apenas milisegundos hasta varias horas. Hay dos categorías de estallidos de rayos gamma. La mayoría (70%) son explosiones largas que duran más de 2 segundos, a menudo acompañadas de un resplandor brillante. Suelen estar asociados con galaxias con rápida formación estelar. Los astrónomos creen que los estallidos prolongados están relacionados con la muerte de estrellas masivas que colapsan para formar una estrella de neutrones o un agujero negro (o, alternativamente, un magnetar recién formado). Un pequeño agujero negro produciría chorros de partículas de alta energía que se moverían a una velocidad cercana a la de la luz, lo suficientemente potentes como para penetrar los restos de la estrella progenitora y emitirían rayos X y rayos gamma.

Los estallidos de rayos gamma que duran menos de dos segundos (alrededor del 30 por ciento) son estallidos cortos y normalmente emanan de regiones con muy poca formación estelar. Los astrónomos creen que estos estallidos de rayos gamma son el resultado de la fusión de dos estrellas de neutrones, o de una estrella de neutrones que se fusiona con un agujero negro, formando una kilonova. Esta hipótesis ha sido planteada Fue confirmado en 2017. Cuando la colaboración LIGO capturó la señal de ondas gravitacionales de dos estrellas de neutrones mientras se fusionaban, acompañadas de potentes estallidos de rayos gamma asociados con kilonovas.

Varios artículos Al corriente El año pasado, la NASA publicó un informe sobre los resultados analíticos de todos los datos de observación. Estos resultados confirmaron que el estallido de rayos gamma 221009A era en realidad un BARCO, ya que parecía particularmente brillante porque su estrecho chorro apuntaba directamente a la Tierra. Pero los diversos análisis también produjeron varios resultados sorprendentes que desconcertaron a los astrónomos. En particular, se suponía que ocurriría una explosión de supernova unas semanas después de la explosión inicial, pero los astrónomos no detectaron ninguna, tal vez porque era demasiado débil y las densas nubes de polvo en esa parte del cielo estaban atenuando la luz entrante.

A principios de este año, los astrónomos confirmaron que el barco provenía de una supernova, gracias a signos de elementos básicos como calcio y oxígeno que se espera que se encuentren en una supernova. Sin embargo, no encontraron ninguna evidencia de los elementos pesados ​​esperados, como el platino y el oro, lo que se relaciona con la antigua pregunta sobre el origen de tales elementos en el universo. El barco puede ser especial en este sentido; Más datos nos dirán más.

“Se me puso la piel de gallina”

Según los autores, la línea de emisión espectral recién descubierta es probablemente el resultado de una colisión de materia y antimateria, que produce un par de rayos gamma que se desplazan hacia el azul hacia energías más altas cuando miramos el chorro. La presencia de emisión espectral asociada con GRB es importante porque puede arrojar luz sobre las sustancias químicas específicas involucradas en las reacciones. Ha habido estudios previos que informaron posible evidencia de líneas de absorción o emisión en otros GRB, pero generalmente resultó que era más probable que se tratara de ruido estadístico.

Pero ese no es el caso de este último descubrimiento, según el coautor Om Sharan Salavia del Observatorio INAF-Brera en Milán, Italia, quien Añadió que “Las probabilidades de que esto se convierta en una fluctuación estadística son ‘menos de una posibilidad entre 500 millones'”, dice su colega y coautora del Instituto Nacional de Astrofísica, Maria Edvig Ravasio. Dijo que Cuando vio el cartel por primera vez, “se me puso la piel de gallina”.

¿Por qué los astrónomos tardaron tanto en descubrirlo? Cuando BOAT entró en erupción por primera vez en 2022, saturó la mayoría de los detectores de rayos gamma en el espacio, incluido el Telescopio Espacial Fermi, dejándolos incapaces de medir la parte más densa de esa explosión. La línea de emisión no apareció hasta unos buenos cinco minutos después de la explosión, cuando se había atenuado lo suficiente como para que Fermi pudiera realizar una medición. La emisión espectral duró unos 40 segundos y alcanzó una energía máxima de unos 12 MeV, frente a los 2 o 3 MeV de la luz visible, según los autores.

Ciencia, 2024. DOI: 10.1126/ciencia.adj3638 (Acerca de los DOI).