Esta recreación ilustra las consecuencias de una “kilonova”, un poderoso evento que ocurre cuando dos estrellas de neutrones se fusionan. Como se describe en el comunicado de prensa, el Observatorio de rayos X Chandra de la NASA, ha estado recopilando datos sobre la kilonova asociada con GW170817 desde poco después de que el Laser Interferometry Gravitational-wave Observatory (LIGO) y Virgo, la detectaran por primera vez mediante ondas gravitacionales el 17 de agosto. 2017.
GW170817 fue el primer evento cósmico, y hasta ahora el único, en el que se detectaron ondas gravitacionales y radiación electromagnética, o luz. Esta combinación proporciona información importante a los científicos a cerca de los procesos físicos en las fusiones de estrellas de neutrones y sus fenómenos relacionados, utilizando observaciones en muchas partes diferentes del espectro electromagnético. Más de cuatro años después del suceso, Chandra, es el único observatorio que aún puede detectar la luz de esta extraordinaria colisión cósmica.
Los astrónomos creen que después de la fusión de las estrellas de neutrones, los desechos generan luz visible e infrarroja a partir de la descomposición de elementos radiactivos como el platino y el oro, formados en los restos de la fusión. Este estallido de luz se llama kilonova. De hecho, se detectaron emisiones de luz visible e infrarroja de GW170817 varias horas después de las ondas gravitacionales.
Al inicio, la fusión de las estrellas de neutrones probablemente produjo un chorro de partículas de alta energía que no apuntaba directamente a la Tierra, lo que explica la carencia de datos en ese momento de rayos X detectados por Chandra. Posteriormente, el chorro disminuyó la velocidad y se ensanchó al impactar con el gas y el polvo circundantes. Estos cambios provocaron un aumento en los rayos X (observados por Chandra) seguido de una disminución a principios de 2018. Sin embargo, desde finales de 2020, los rayos X detectados por Chandra se han mantenido en un nivel casi constante. La imagen de Chandra con los datos tomados en diciembre de 2020 y enero de 2021 muestra la emisión de rayos X de GW170817 y del centro de su galaxia anfitriona, NGC 4993.
Un equipo de investigación que estudia los datos de Chandra cree que esta estabilización de la emisión de rayos X proviene de un impacto (como sería el estampido sónico de un avión) provocado cuando los restos de la fusión, responsables de la kilonova, golpean el gas que está alrededor de GW170817. El material calentado por tal choque brillaría constantemente en rayos X dando un “resplandor de kilonova”, como ha observado Chandra. La ilustración creada a partir de los datos muestra los escombros procedentes de la fusión (que son los responsables de la kilonova) en azul, rodeados por un choque representado en naranja y rojo.
Existe otra explicación alternativa que sugiere que los rayos X provienen del material que cae hacia un agujero negro que se formó después de la fusión de las estrellas de neutrones. Este material está representado por un pequeño disco en el centro de la ilustración. Para evitar una coincidencia, es probable que solo una de las dos opciones (el resplandor residual de la kilonova o la materia que cae sobre un agujero negro) sea la fuente importante de los rayos X detectados.
Los dos arcos azules brillantes de material por encima y por debajo de la kilonova muestran dónde el material del chorro, ahora desvanecido, ha golpeado el material circundante.
Para conocer cuál de las dos explicaciones es la verdadera, los astrónomos seguirán monitoreando GW170817 en rayos X y ondas de radio. Si se trata de un resplandor residual de kilonova, se espera que la emisión de radio se vuelva más brillante con el tiempo y se vuelva a detectar en los próximos meses o años. Si la explicación más plausible es la de materia que cae sobre un agujero negro recién formado, entonces la salida de rayos X deberá permanecer constante o disminuir rápidamente y no se detectará ninguna emisión de radio con el tiempo.
Los investigadores anunciaron recientemente que se detectó una fuente en las nuevas observaciones de Chandra realizadas en diciembre de 2022. El análisis de esos datos está en curso. Aún no se ha informado de detección de radio.
El artículo que describe estos resultados aparece en el último número de The Astrophysical Journal Letters y está disponible aquí.
El Marshall Space Flight Center de la NASA administra el programa Chandra. El Centro de rayos X Chandra del Smithsonian Astrophysical Observatory controla las operaciones científicas desde Cambridge, Massachusetts, y las operaciones de vuelo desde Burlington, Massachusetts.
Edición: R. Castro.