Cuando dos estrellas de neutrones caen en órbita mutua, gradualmente entran en espiral debido a la radiación gravitacional . Cuando finalmente se encuentran, su fusión conduce a la formación de una estrella de neutrones más masiva o, si la masa del remanente excede el límite de Tolman-Oppenheimer-Volkoff , un agujero negro . La fusión puede crear un campo magnético billones de veces más fuerte que el de la Tierra en cuestión de uno o dos milisegundos. Se cree que estos eventos crean breves estallidos de rayos gamma . [1]
La fusión de estrellas de neutrones crea momentáneamente un entorno de flujo de neutrones tan extremo que puede ocurrir el proceso r . Esta reacción explica la nucleosíntesis de aproximadamente la mitad de los isótopos en elementos más pesados que el hierro. [2]
Las fusiones también producen kilonovas , [3] que son fuentes transitorias de radiación electromagnética isotrópica de onda más larga debido a la desintegración radiactiva de núcleos pesados del proceso r que se producen y expulsan durante el proceso de fusión. [4] Kilonovae había sido discutido como un posible sitio del proceso r desde que la reacción se propuso por primera vez en 1999, pero el mecanismo fue ampliamente aceptado después de que se observara el evento de múltiples mensajeros GW170817 en 2017.
El 17 de agosto de 2017, la colaboración LIGO / Virgo detectó GW170817 , [5] una onda gravitacional asociada a la fusión de dos estrellas de neutrones en NGC 4993 , una galaxia elíptica en la constelación de Hidra . [6] GW170817 coincidió con un breve estallido de rayos gamma (≈2 segundos de duración) , GRB 170817A , detectado por primera vez 1,7 segundos después de la señal de fusión de GW, y un evento de observación de luz visible observado por primera vez 11 horas después, SSS17a . [7] [8] [9] [10] [11]
La coexistencia de GW170817 con GRB 170817A tanto en el espacio como en el tiempo implica fuertemente que las fusiones de estrellas de neutrones crean breves estallidos de rayos gamma. La posterior detección del evento Swope Supernova Survey 2017a (SSS17a) [12] en el área donde se sabía que habían ocurrido GW170817 y GRB 170817A, y que tiene las características esperadas de una kilonova , implica fuertemente que las fusiones de estrellas de neutrones son responsables de las kilonovas como Bueno. [13]
En octubre de 2018, los astrónomos informaron que GRB 150101B , un evento de explosión de rayos gamma detectado en 2015, puede estar directamente relacionado con el histórico GW170817, un evento de ondas gravitacionales detectado en 2017, y asociado con la fusión de dos estrellas de neutrones. Las similitudes entre los dos eventos, en términos de emisiones de rayos gamma , ópticas y de rayos X , así como en la naturaleza de las galaxias anfitrionas asociadas , son "sorprendentes", lo que sugiere que los dos eventos separados pueden ser ambos el resultado de la fusión. de estrellas de neutrones, y ambas pueden ser una kilonova, que puede ser más común en el universo de lo que se pensaba anteriormente, según los investigadores. [14] [15] [16] [17]
También en octubre de 2018, los científicos presentaron una nueva forma de utilizar la información de los eventos de ondas gravitacionales (especialmente aquellos que involucran la fusión de estrellas de neutrones como GW170817) para determinar la constante de Hubble , que establece la tasa de expansión del universo . [18] [19] Los dos métodos anteriores para encontrar la constante de Hubble, uno basado en corrimientos al rojo y otro basado en la escalera de distancias cósmicas , difieren en aproximadamente un 10%. Esta diferencia, la tensión de Hubble, podría conciliarse utilizando kilonovas como otra tipo de vela estándar . [20]
En abril de 2019, los observatorios de ondas gravitacionales LIGO y Virgo anunciaron la detección de un evento candidato que es, con una probabilidad del 99,94%, la fusión de dos estrellas de neutrones. A pesar de extensas observaciones de seguimiento, no se pudo identificar ninguna contraparte electromagnética. [21] [22] [23]
En 2019, el análisis de datos del Observatorio de rayos X Chandra reveló otra fusión de estrellas de neutrones binarias a una distancia de 6.600 millones de años luz, una señal de rayos X llamada XT2. La fusión produjo un magnetar ; sus emisiones podían detectarse durante varias horas. [27]
^ Rosswog, Stephan (2013). "Astrofísica: resplandor radiactivo como prueba humeante". Naturaleza . 500 (7464): 535–6. Código Bib :2013Natur.500..535R. doi : 10.1038/500535a . PMID 23985867. S2CID 4401544.
^ Stromberg, Joseph (16 de julio de 2013). "Todo el oro del universo podría proceder de las colisiones de estrellas de neutrones". Smithsoniano . Consultado el 27 de abril de 2014 .
^ Tanvir, NR; Levan, AJ; Fruchter, AS; Hjorth, J.; Hounsell, RA; Wiersema, K.; Tunnicliffe, RL (2013). "Una" kilonova "asociada con la explosión de rayos γ de corta duración GRB 130603B". Naturaleza . 500 (7464): 547–9. arXiv : 1306.4971 . Código Bib :2013Natur.500..547T. doi : 10.1038/naturaleza12505. PMID 23912055. S2CID 205235329.
^ Abbott, BP; et al. ( Colaboración científica LIGO y colaboración Virgo ) (16 de octubre de 2017). "GW170817: Observación de ondas gravitacionales desde la espiral de una estrella de neutrones binaria". Cartas de revisión física . 119 (16): 161101. arXiv : 1710.05832 . Código bibliográfico : 2017PhRvL.119p1101A. doi : 10.1103/PhysRevLett.119.161101. PMID 29099225. S2CID 217163611.
^ Scharping, Nathaniel (18 de octubre de 2017). "Las ondas gravitacionales muestran qué tan rápido se está expandiendo el universo". Astronomía . Consultado el 18 de octubre de 2017 .
^ Cho, Adrian (16 de octubre de 2017). "La fusión de estrellas de neutrones genera ondas gravitacionales y un espectáculo de luces celestiales". Ciencia . Consultado el 16 de octubre de 2017 .
^ Landau, Isabel; Chou, Felicia; Washington, Dewayne; Porter, Molly (16 de octubre de 2017). "Las misiones de la NASA captan la primera luz de un evento de ondas gravitacionales". NASA . Consultado el 16 de octubre de 2017 .
^ Adiós, Dennis (16 de octubre de 2017). "LIGO detecta una feroz colisión de estrellas de neutrones por primera vez". Los New York Times . Consultado el 16 de octubre de 2017 .
^ Krieger, Lisa M. (16 de octubre de 2017). "Una luz brillante vista en todo el universo, lo que demuestra que Einstein tenía razón: las colisiones violentas son la fuente de nuestro oro y plata". Las noticias de Mercurio . Consultado el 16 de octubre de 2017 .
^ Abbott, BP; et al. (LIGO, Virgo y otras colaboraciones) (octubre 2017). "Observaciones de múltiples mensajes de una fusión de estrellas de neutrones binarias" (PDF) . La revista astrofísica . 848 (2): L12. arXiv : 1710.05833 . Código Bib : 2017ApJ...848L..12A. doi : 10.3847/2041-8213/aa91c9 . Los espectros ópticos y de infrarrojo cercano de estos días proporcionaron argumentos convincentes de que este transitorio no se parecía a ningún otro descubierto en extensos estudios ópticos de campo amplio durante la última década.
^ Pan, Y.-C.; et al. (2017). "El antiguo entorno de la galaxia anfitriona de SSS17a, la primera contraparte electromagnética de una fuente de ondas gravitacionales". La revista astrofísica . 848 (2): L30. arXiv : 1710.05439 . Código Bib : 2017ApJ...848L..30P. doi : 10.3847/2041-8213/aa9116 . S2CID 3516168.
^ Nature Astronomy (16 de octubre de 2017) Kilonovas, estallidos cortos de rayos gamma y fusiones de estrellas de neutrones
^ "Todo en la familia: se descubren parientes de la fuente de ondas gravitacionales". Eurek¡Alerta! (Presione soltar). Universidad de Maryland. 16 de octubre de 2018 . Consultado el 17 de octubre de 2018 .
^ Troja, E.; et al. (16 de octubre de 2018). "Una kilonova azul luminosa y un chorro fuera del eje de una fusión binaria compacta en z = 0,1341". Comunicaciones de la naturaleza . 9 (1): 4089. arXiv : 1806.10624 . Código Bib : 2018NatCo...9.4089T. doi : 10.1038/s41467-018-06558-7 . PMC 6191439 . PMID 30327476.
^ Mohon, Lee (16 de octubre de 2018). "GRB 150101B: un primo lejano de GW170817". NASA . Consultado el 17 de octubre de 2018 .
^ Wall, Mike (17 de octubre de 2018). "Un poderoso destello cósmico es probablemente otra fusión de estrellas de neutrones". Espacio.com . Consultado el 17 de octubre de 2018 .
^ Lerner, Louise (22 de octubre de 2018). "Las ondas gravitacionales pronto podrían proporcionar una medida de la expansión del universo". Phys.org . Consultado el 22 de octubre de 2018 .
^ Chen, Hsin-Yu; Fishbach, Maya; Holz, Daniel E. (17 de octubre de 2018). "Una medición constante del Hubble del dos por ciento a partir de sirenas estándar en cinco años". Naturaleza . 562 (7728): 545–547. arXiv : 1712.06531 . Código Bib :2018Natur.562..545C. doi :10.1038/s41586-018-0606-0. PMID 30333628. S2CID 52987203.
^ Charlie Wood (13 de diciembre de 2021) Los cosmólogos evitan los ataques al tan cacareado principio cosmológico
^ "Última hora: LIGO detecta ondas gravitacionales de otra fusión de estrellas de neutrones". D-breve . 25 de abril de 2019 . Consultado el 13 de agosto de 2019 .
^ "GraceDB |" GraceDB.ligo.org . Consultado el 13 de agosto de 2019 .
^ Hosseinzadeh, G.; Cowperthwaite, PS; Gómez, S.; Villar, VA (18 de julio de 2019). "Seguimiento de los eventos candidatos a ondas gravitacionales portadoras de estrellas de neutrones S190425z y S190426c con MMT y SOAR". Astrofia. J. 880 (1): L4. arXiv : 1905.02186 . Código Bib : 2019ApJ...880L...4H. doi : 10.3847/2041-8213/ab271c . hdl : 10150/633863. S2CID 146121014.
^ Por favor, Roland (2 de mayo de 2019). "Las ondas gravitacionales cazan ahora a toda marcha". Noticias de la BBC.
^ Eric C. Bellm, Shrinivas R. Kulkarni, Matthew J. Graham, Richard Dekany, Roger M. Smith, Reed Riddle, Frank J. Masci, George Helou, Thomas A. Prince, Scott M. Adams (7 de diciembre de 2018) The Instalación transitoria de Zwicky: descripción general del sistema, rendimiento y primeros resultados
^ Leván, Andrés; Gompertz, Benjamín P.; Salafía, Om Sharan; Bulla, Mattia; Quemaduras, Eric; Hotokezaka, Kenta; Izzo, Luca; Cordero, Gavin P.; Malesani, Daniele B.; Oates, Samantha R.; Ravasio, María Edvige; Rouco Escorial, Alicia; Schneider, Benjamín; Sarín, Nikhil; Schulze, Steve (25 de octubre de 2023). "Producción de elementos pesados en una fusión de objetos compactos observada por JWST". Naturaleza . arXiv : 2307.02098 . doi :10.1038/s41586-023-06759-1. ISSN 0028-0836.
^ Klesman, Alison (18 de abril de 2019). "Una cámara de rayos X capta una nueva fusión de estrellas de neutrones". Astronomía . Consultado el 18 de abril de 2019 .
enlaces externos
Vídeos relacionados (a octubre de 2017 [actualizar]):
