Utilizando datos del telescopio espacial de rayos gamma Fermi de la NASA y otras instalaciones, un equipo internacional de científicos ha encontrado el primer binario de rayos gamma en otra galaxia y el más luminoso jamás visto. El sistema de doble estrella, denominado LMC P3,contiene una estrella masiva y un núcleo estelar aplastado que interactúan para producir una inundación cíclica de rayos gamma, la forma de luz de mayor energía.
"Fermi ha detectado solo cinco de estos sistemas en nuestra propia galaxia, por lo que encontrar uno tan luminoso y distante es bastante emocionante", dijo el investigador principal Robin Corbet en el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland. "Los binarios de rayos gamma sonapreciado porque la salida de rayos gamma cambia significativamente durante cada órbita y, a veces, en escalas de tiempo más largas. Esta variación nos permite estudiar muchos de los procesos de emisión comunes a otras fuentes de rayos gamma con detalles únicos ".
Estos sistemas raros contienen una estrella de neutrones o un agujero negro e irradian la mayor parte de su energía en forma de rayos gamma. Cabe destacar que LMC P3 es el sistema más luminoso conocido en rayos gamma, rayos X, ondas de radio y visibleligero, y es solo el segundo descubierto con Fermi.
Un artículo que describe el descubrimiento aparecerá en la edición del 1 de octubre de El diario astrofísico y ahora está disponible en línea.
LMC P3 se encuentra dentro de los escombros en expansión de una explosión de supernova ubicada en la Gran Nube de Magallanes LMC, una pequeña galaxia cercana a unos 163,000 años luz de distancia. En 2012, los científicos que utilizaron el Observatorio de rayos X Chandra de la NASA encontraron un fuerte X-Los investigadores concluyeron que el objeto compacto era una estrella de neutrones o un agujero negro y clasificaron el sistema como una radiografía de alta masa.binario HMXB.
En 2015, el equipo de Corbet comenzó a buscar nuevos binarios de rayos gamma en los datos de Fermi buscando los cambios periódicos característicos de estos sistemas. Los científicos descubrieron un cambio cíclico de 10.3 días centrado cerca de una de varias fuentes puntuales de rayos gamma identificadas recientementeen el LMC. Uno de ellos, llamado P3, no estaba vinculado a objetos vistos en ninguna otra longitud de onda, sino que estaba ubicado cerca del HMXB. ¿Eran el mismo objeto?
Para descubrirlo, el equipo de Corbet observó el binario en rayos X usando el satélite Swift de la NASA, en longitudes de onda de radio con el Telescopio Compacto Australia Array cerca de Narrabri y en luz visible usando el Telescopio de Investigación Astrofísica del Sur de 4.1 metros en Cerro Pachón en Chile yel telescopio de 1.9 metros en el Observatorio Astronómico de Sudáfrica, cerca de Ciudad del Cabo.
Las observaciones de Swift revelan claramente el mismo ciclo de emisión de 10.3 días visto en los rayos gamma por Fermi. También indican que la emisión de rayos X más brillante ocurre frente al pico de rayos gamma, por lo que cuando uno alcanza el máximo, el otro está en el mínimo.Los datos de radio muestran el mismo período y una relación desfasada con el pico de rayos gamma, lo que confirma que LMC P3 es el mismo sistema investigado por Chandra.
"Las observaciones ópticas muestran cambios debido al movimiento orbital binario, pero debido a que no sabemos cómo se inclina la órbita hacia nuestra línea de visión, solo podemos estimar las masas individuales", dijo el miembro del equipo Jay Strader, astrofísico deMichigan State University en East Lansing. "La estrella es entre 25 y 40 veces la masa del sol, y si estamos viendo el sistema en un ángulo a medio camino entre la cara y el borde, lo que parece más probable, su compañero es unestrella de neutrones aproximadamente el doble de la masa del sol ". Sin embargo, si vemos el binario casi de frente, entonces el compañero debe ser significativamente más masivo y un agujero negro.
Ambos objetos se forman cuando una estrella masiva se queda sin combustible, se derrumba bajo su propio peso y explota como una supernova. El núcleo aplastado de la estrella puede convertirse en una estrella de neutrones, con la masa de medio millón de Tierras apretada en una bola no más grande queWashington, DC O puede estar más compactada en un agujero negro, con un campo gravitacional tan fuerte que ni siquiera la luz puede escapar.
La superficie de la estrella en el corazón de LMC P3 tiene una temperatura superior a 60,000 grados Fahrenheit 33,000 grados Celsius, o más de seis veces más caliente que la del Sol. La estrella es tan luminosa que la presión de la luz que emite realmente impulsamaterial de la superficie, creando salidas de partículas con velocidades de varios millones de millas por hora.
En binarios de rayos gamma, se cree que el compañero compacto produce un "viento" propio, uno que consiste en electrones acelerados cerca de la velocidad de la luz. Las salidas interactivas producen rayos X y ondas de radio en toda la órbita, peroEstas emisiones se detectan con mayor intensidad cuando el compañero compacto viaja a lo largo de la parte de su órbita más cercana a la Tierra.
A través de un mecanismo diferente, el viento de electrones también emite rayos gamma. Cuando la luz de la estrella choca con electrones de alta energía, recibe un impulso a los niveles de rayos gamma. Llamado dispersión inversa de Compton, este proceso produce más rayos gamma cuando elUn compañero compacto pasa cerca de la estrella en el lado opuesto de su órbita como se ve desde nuestra perspectiva.
Antes del lanzamiento de Fermi, se esperaba que los binarios de rayos gamma fueran más numerosos de lo que resultaron ser. Cientos de HMXB están catalogados, y se cree que estos sistemas se originaron como binarios de rayos gamma después de la supernova que se formóel objeto compacto
"Ciertamente es una sorpresa detectar un binario de rayos gamma en otra galaxia antes de encontrar más de ellos en el nuestro", dijo Guillaume Dubus, miembro del equipo del Instituto de Planetología y Astrofísica de Grenoble en Francia ". Unola posibilidad es que los binarios de rayos gamma que Fermi ha encontrado son casos raros en los que una supernova formó una estrella de neutrones con un giro excepcionalmente rápido, lo que mejoraría la forma en que produce partículas aceleradas y rayos gamma ".
El telescopio espacial de rayos gamma Fermi de la NASA es una asociación de astrofísica y física de partículas, desarrollada en colaboración con el Departamento de Energía de EE. UU. Y con importantes contribuciones de instituciones académicas y socios en Francia, Alemania, Italia, Japón, Suecia y los Estados Unidos.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por NASA . Original escrito por Francis Reddy, Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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