El miércoles, los astrónomos nos presentaron un video misterioso: imágenes decoradas con manchas de color verde lima que evolucionan constantemente sobre un fondo oscuro. Pero justo en el centro de esta grabación, una mancha no es como las demás. Es la mancha de neón más brillante de todas y mejora con cada cuadro.
Lo que está viendo es una prueba de que hace unos 20 mil millones de años, una estrella de neutrones ultrapoderosa chocó con una estrella más débil, escupiendo un estallido de rayos gamma explosivo y de corta duración, ondeando ondas gravitacionales a través del cosmos y difundiendo el espacio circundante con un potente resplandor. Fue una fusión devastadora que ocurrió cuando el universo tenía solo el 40% de su edad actual, y nuestra notable vista de su incidente es cortesía del radiotelescopio más grande del mundo, el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array, ubicado en Chile.
Más específicamente, ALMA es una combinación de 66 radiotelescopios repartidos por los Andes chilenos de gran altitud. Y trabajan juntos para brindarnos datos sobre el lado violento de nuestro universo.
«Los resplandores posteriores de ráfagas cortas son muy difíciles de encontrar, por lo que fue espectacular captar este evento brillando tan intensamente», dijo en un comunicado Wen-fai Fong, astrónomo de la Universidad Northwestern e investigador principal del programa ALMA. «Este sorprendente descubrimiento abre una nueva área de estudio, ya que nos motiva a observar muchos más de estos con ALMA y otros conjuntos de telescopios en el futuro».
El primer video time-lapse del resplandor residual de un breve estallido de rayos gamma capturado en longitudes de onda milimétricas por ALMA
ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), T. Laskar (Utah), S. Dagnello (NRAO/AUI/NSF)
Los detalles de los hallazgos de Fong y sus colegas investigadores pronto se publicarán en una próxima edición de The Astrophysical Journal Letters. Por ahora, una preimpresión está disponible para ver en arXiv.
Una fuerza incomprensible de la naturaleza.
Los estallidos de rayos gamma de corta duración, como este formalmente denominado GRB 211106A, son algunas de las explosiones más intensas y alucinantemente fuertes conocidas por la ciencia. Pero a diferencia de los más longevos, siguieron siendo un misterio debido a su naturaleza fugaz, hasta 2005, cuando el Observatorio Neil Gehrels Swift de la NASA recopiló datos sobre uno por primera vez.
En cuestión de segundos, estos chorros cósmicos pueden emitir más energía de la que emitirá nuestro sol en su completo toda la vida. Aunque tal extremo tiene sentido para ellos, porque estos fenómenos se derivan de colisiones de estrellas binarias que involucran al menos una estrella de neutrones, una bola de gas hiperdensa que rivaliza incluso con los agujeros negros en monstruosidad gravitacional.
Solo uno cucharada de una estrella de neutrones equivaldría a algo así como el peso del Monte Everest.
Una imagen fija de dos estrellas de neutrones a punto de fusionarse. Reemplace una con una estrella normal y es posible que se esté imaginando lo que sucedió hace mucho tiempo con los sujetos cósmicos de este nuevo estudio.
Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA/Laboratorio CI
«Estas fusiones ocurren debido a la radiación de ondas gravitacionales que elimina la energía de la órbita de las estrellas binarias, lo que hace que las estrellas giren en espiral una hacia la otra», dijo en un comunicado Tanmoy Laskar, autor principal del estudio y astrónomo de la Universidad de Radboud. . «La explosión resultante va acompañada de chorros que se mueven a una velocidad cercana a la de la luz. Cuando uno de estos chorros apunta a la Tierra, observamos un pulso corto de radiación de rayos gamma o un GRB de corta duración».
Esa es la señal verde vívida que vemos en la grabación de la ráfaga reciente.
La experiencia de ALMA
El hecho de que el equipo de estudio haya utilizado ALMA para localizar este estallido en particular marca la primera vez que un evento de este tipo ha sido capturado en longitudes de onda milimétricas, la especialidad del telescopio chileno.
Aunque esta colisión dramática ya se había estudiado con el Telescopio Espacial Hubble de la NASA, solo se vio bajo la apariencia de longitudes de onda de luz óptica e infrarroja. Con esas longitudes de onda, Hubble básicamente solo podía estimar información sobre la galaxia lejana en la que se produjo esta fusión, pero no demasiado sobre el resplandor posterior que siguió. Incluso si el innovador telescopio espacial James Webb de la agencia se embarca un día en una misión para investigar GRB 21106A, también estará restringido a longitudes de onda de luz infrarroja, aunque en un espectro mucho más amplio.
ALMA, por otro lado, pudo ver algo diferente a lo que vio el Hubble con sus longitudes de onda milimétricas; de hecho, capturó el resplandor de GRB 21106A. Y después de algunas deliberaciones, el equipo del nuevo estudio reconoció que el resplandor de este breve estallido de rayos gamma se encuentra entre los más luminiscentes jamás vistos.
Esta vista muestra varias de las antenas de ALMA y las regiones centrales de la Vía Láctea arriba.
ESO/B. Tafreshi
«Lo que hace que GRB 211106A sea tan especial es que no solo es el primer GRB de corta duración que detectamos en esta longitud de onda, sino que también, gracias a la detección milimétrica y de radio, pudimos medir el ángulo de apertura del chorro», Rouco Escorial, estudio coautor y astrónomo de la Universidad Northwestern, en un comunicado.
En el futuro, dicha información podría resultar esencial para inferir las tasas de tales GRB en nuestro universo y compararlas con las tasas de fusiones de estrellas de neutrones dobles y quizás incluso fusiones de agujeros negros.
«ALMA rompe el campo de juego en términos de sus capacidades en longitudes de onda milimétricas y nos ha permitido ver el universo débil y dinámico en este tipo de luz por primera vez», dijo Fong. «Después de una década de observar GRB cortos, es realmente sorprendente presenciar el poder de usar estas nuevas tecnologías para desenvolver regalos sorpresa del universo».