En un abrir y cerrar de ojos, una estrella masiva a más de 2 mil millones de años luz de distancia perdió una lucha de un millón de años contra la gravedad y colapsó, provocando una supernova y formando un agujero negro en su centro.
Este agujero negro recién nacido eructó un destello fugaz pero asombrosamente intenso de rayos gamma conocido como una explosión de rayos gamma GRB hacia la Tierra, donde fue detectado por el Observatorio Swift Neil Gehrels de la NASA el 19 de diciembre de 2016.
Si bien los rayos gamma de la explosión desaparecieron de la vista apenas siete segundos después, las longitudes de onda más largas de la explosión, incluidos los rayos X, la luz visible y la radio, continuaron brillando durante semanas. Esto permitió a los astrónomos estudiarLas secuelas de este evento increíblemente enérgico, conocido como GRB 161219B, con muchos observatorios terrestres, incluido el Very Large Array de la National Science Foundation.
Sin embargo, las capacidades únicas de la matriz Atacama Large Millimeter / submillimeter Array ALMA permitieron a un equipo de astrónomos hacer un estudio extendido de esta explosión en longitudes de onda milimétricas, obteniendo nuevos conocimientos sobre este GRB particular y el tamaño y composición de suchorros potentes.
"Dado que ALMA ve en la luz de longitud de onda milimétrica, que transporta información sobre cómo interactúan los chorros con el polvo y el gas circundantes, es una poderosa sonda de estas violentas explosiones cósmicas", dijo Tanmoy Laskar, astrónomo de la Universidad de California, Berkeley y Jansky Postdoctoral Fellow del Observatorio Nacional de Radioastronomía. Laskar es el autor principal del estudio, que aparece en el Revista astrofísica .
Estas observaciones permitieron a los astrónomos producir la primera película de una explosión cósmica en un lapso de tiempo de ALMA, que reveló una onda de choque inversa sorprendentemente duradera de la explosión que se hizo eco a través de los chorros ". Con nuestra comprensión actual de GRBs, lo haríamosnormalmente se espera que un choque inverso dure solo unos segundos. Éste duró una buena parte de un día entero ", dijo Laskar.
Se produce un choque inverso cuando el material lanzado por un GRB por sus chorros choca con el gas circundante. Este encuentro ralentiza el material que se escapa y envía una onda de choque por el chorro.
Dado que se espera que los chorros no duren más de unos pocos segundos, un choque inverso debería ser un evento igualmente efímero. Pero ahora parece que ese no es el caso.
"Durante décadas, los astrónomos pensaron que este choque inverso produciría un destello brillante de luz visible, que hasta ahora ha sido realmente difícil de encontrar a pesar de las búsquedas cuidadosas. Nuestras observaciones de ALMA muestran que podríamos haber estado buscando en el lugar equivocado, y quelas observaciones milimétricas son nuestra mejor esperanza de atrapar estos fuegos artificiales cósmicos ", dijo Carole Mundell, de la Universidad de Bath, y coautora del estudio.
En cambio, la luz del choque inverso brilla más intensamente en las longitudes de onda milimétricas en escalas de tiempo de aproximadamente un día, lo cual es muy probable por qué ha sido tan difícil de detectar previamente. Mientras que el choque inverso creó la luz milimétrica temprana,los rayos X y la luz visible provenían del choque de la onda expansiva que circulaba por delante del avión.
"Lo que fue único acerca de este evento", agrega Laskar, "es que cuando el choque inverso ingresó al chorro, transfirió lenta pero continuamente la energía del chorro a la onda expansiva que avanza, causando que los rayos X y la luz visiblese desvanecen mucho más lentamente de lo esperado. Los astrónomos siempre han preguntado de dónde proviene esta energía extra en la onda expansiva. Gracias a ALMA, sabemos que esta energía, hasta el 85 por ciento del total en el caso de GRB 161219B, está oculta en forma lenta-movimiento de material dentro del chorro ".
La brillante emisión de choque inverso se desvaneció en una semana. La onda expansiva luego brilló en la banda milimétrica, dando a ALMA la oportunidad de estudiar la geometría del chorro.
La luz visible de la onda expansiva en este momento crítico, cuando el flujo de salida se ha desacelerado lo suficiente como para que todo el chorro se vuelva visible en la Tierra, fue eclipsada por la supernova emergente de la estrella explotada. Pero las observaciones de ALMA, sin el obstáculo de la supernovaluz, permitió a los astrónomos restringir el ángulo de apertura del flujo de salida del chorro a aproximadamente 13 grados.
Comprender la forma y la duración del flujo de salida de la estrella es esencial para determinar la verdadera energía de la explosión. En este caso, los astrónomos encuentran que los chorros contenían tanta energía como la que nuestro Sol emite en mil millones de años.
"Esta es una cantidad fantástica de energía, pero en realidad es uno de los eventos menos energéticos que hemos visto. Por qué esto sigue siendo un misterio", dice Kate Alexander, una estudiante graduada en la Universidad de Harvard que dirigió las observaciones de VLAinformó en este estudio: "Aunque a más de dos mil millones de años luz de distancia, este GRB es en realidad el evento más cercano para el que hemos medido las propiedades detalladas del flujo de salida, gracias a la potencia combinada de ALMA y el VLA".
El VLA, que observa a longitudes de onda más largas, continuó observando la emisión de radio del choque inverso después de que desapareció de la vista de ALMA.
Los investigadores señalan que esta es solo la cuarta explosión de rayos gamma con una detección convincente de múltiples frecuencias de un choque inverso. El material alrededor de la estrella que colapsó era aproximadamente 3.000 veces menos denso que la densidad promedio de gas en nuestra galaxia,y estas nuevas observaciones de ALMA sugieren que tales entornos de baja densidad son esenciales para producir emisión de choque inverso, lo que puede explicar por qué tales firmas son tan raras.
"Nuestras observaciones de respuesta rápida resaltan el papel clave que ALMA puede desempeñar en el seguimiento de los transitorios, revelando la fuente de energía que los alimenta y usándolos para mapear la física del universo hasta el amanecer de las primeras estrellas", concluye Laskar."En particular, nuestro estudio demuestra que la excelente sensibilidad de ALMA y las nuevas capacidades de respuesta rápida lo convierten en la única instalación que puede detectar de manera rutinaria los choques inversos, permitiéndonos explorar la naturaleza de los chorros relativistas en estos transitorios energéticos y los motores que lanzan yalimentalos."
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Observatorio Nacional de Radioastronomía . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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