Cuando una estrella masiva se queda sin combustible y muere, puede apagarse en un resplandor de gloria, explotando como una supernova .
Pero las supernovas no son los únicos grandes auges que existen. Introduzca la "kilonova". Es 1.000 veces más brillante que una nova (cuando una enana blanca entra en erupción) pero no tan brillante como una supernova . Una kilonova es provocada por la colisión de dos cadáveres estelares. Estos eventos producen las explosiones electromagnéticas más poderosas del universo y son responsables de bañar el universo en oro .
Cáscaras estelares
Las estrellas de neutrones son los cadáveres estelares en cuestión. Producidas por supernovas, estas cáscaras extremadamente densas quedan atrás después de que las estrellas masivas terminan sus vidas. Están compuestos principalmente de neutrones y miden alrededor de una docena de millas de ancho. Pero no dejes que su tamaño relativamente diminuto te engañe. Ellos empaquetan la masa de una estrella entera (más masiva que nuestro sol) en sus pequeños volúmenes y poseen intensos campos magnéticos. Esto significa que las estrellas de neutrones se encuentran entre los objetos más extremos del universo conocido. Una cucharadita de material de estrella de neutrones pesa mil millones de toneladas (907 millones de toneladas métricas).
La materia de las estrellas de neutrones no actúa como materia normal. Estos objetos dominados por la gravedad aplastan todo de lo que están hechos en un estado "degenerado". Es decir, las presiones son tan extremas que la mecánica cuántica es lo único que impide que su masa colapse sobre sí misma y cree un agujero negro.
Entonces, si dos estrellas de neutrones chocaran, obviamente sería un evento increíblemente violento y destructivo. El 17 de agosto, los científicos vieron las secuelas de tal colisión por cortesía del Observatorio de ondas gravitacionales del interferómetro láser (Advanced LIGO) en los EE. UU. Y el observatorio de ondas gravitacionales Virgo en Italia. Estos avanzados observatorios de ondas gravitacionales detectaron una señal muy extraña y débil que emanaba de una galaxia llamada NGC 4993, a 130 millones de años luz de distancia.
Astronomía de mensajeros múltiples
Hasta ese momento, los detectores de ondas gravitacionales solo habían discernido la fusión de agujeros negros a miles de millones de años luz de distancia, por lo que medir una señal débil a una distancia comparativamente cercana fue una sorpresa. Después del análisis del "chirrido" de la onda gravitacional reveladora (un rápido aumento en la frecuencia cuando dos objetos masivos giran uno alrededor del otro, eventualmente chocando y fusionándose), los científicos se dieron cuenta de que la señal, llamada GW170817, no era una fusión de agujero negro, de hecho, la fusión de dos estrellas de neutrones. Las estrellas, con masas de solo 1,1 y 1,6 soles, quedaron atrapadas en una danza gravitacional, girando en espiral unas sobre otras y chocando.
Cuando se realizó la detección, el observatorio de rayos gamma Fermi de la NASA y el telescopio espacial INTEGRAL de Europa también registraron un poderoso destello de radiación de rayos gamma proveniente de NGC 4993, conocido como un estallido corto de rayos gamma (GRB).
Aunque los científicos han teorizado que los GRB cortos se generan por la colisión de estrellas de neutrones, esto solo podría confirmarse con la ayuda de detectores de ondas gravitacionales. Esta es la primera vez que los científicos han medido tanto las ondas gravitacionales como las ondas electromagnéticas de un solo evento cósmico, conectando un GRB con una fusión de estrellas de neutrones y abriendo una nueva forma de estudiar el universo, conocida como " astronomía de múltiples mensajeros" . "
Kilonova!
Las ondas gravitacionales nos ayudaron a conectar el GRB con la colisión de estrellas de neutrones, pero ¿qué creó el GRB?
La fusión de estrellas de neutrones que generó GW170817 fue sin duda violenta. A medida que las dos masas giraron rápidamente una alrededor de la otra y entraron en contacto, enormes cantidades de material de estrella de neutrones supercaliente fueron lanzadas al espacio. Cuando esto sucedió, preparó el escenario para algunos fuegos artificiales de kilonova.
Como las estrellas de neutrones están compuestas principalmente de neutrones, y los neutrones son un componente clave (junto con los protones) de los núcleos atómicos, de repente hubo MUCHOS bloques de construcción subatómicos volando inmediatamente después del aplastamiento de la estrella de neutrones. Las condiciones eran tan extremas que este entorno estaba propicio para que trozos de material de estrella de neutrones radiactivos se pegaran, creando nuevos elementos. A través de un proceso llamado captura rápida de neutrones ("proceso r"), los neutrones se unieron a los elementos recién acuñados antes de que pudieran desintegrarse radiactivamente. La creación de nuevos elementos generó una asombrosa cantidad de energía, que hizo erupción con una poderosa radiación de rayos gamma, generando el GRB que los astrónomos vieron desde 130 millones de años luz de distancia.
Los estudios de seguimiento del sitio de la explosión turbulenta realizados por el Telescopio Espacial Hubble, el Observatorio Gemini y el Very Large Telescope de ESO revelaron evidencia espectroscópica de que el proceso r había tenido lugar. Y esto es especial: en los restos de la explosión de kilonova, se sintetizaron grandes cantidades de elementos pesados , como oro, platino, plomo, uranio y plata.
Los científicos se han preguntado durante mucho tiempo cómo se crean los elementos más pesados que el hierro en nuestro universo (los elementos más livianos que el hierro se crean a través de la nucleosíntesis estelar en los núcleos de las estrellas), pero ahora tenemos evidencia observacional de que estas kilonovas cataclísmicas también son fundiciones cósmicas donde los más pesados - y más preciado: los elementos se siembran.
Nota editorial: Este artículo fue corregido el 20 de octubre, para rectificar una inexactitud introducida por el editor, que indicaba erróneamente el brillo de las kilonovas. Las supernovas son, de hecho, las más brillantes, seguidas de las kilonovas y las novas, respectivamente.
Eso es interesante
Aunque las ondas gravitacionales viajan a la velocidad de la luz, LIGO y Virgo detectaron GW170817 momentos antes de que Fermi e INTEGRAL detectaran GRB. Según la NASA , esto se debe a que la fusión de estrellas de neutrones ocurrió primero (lanzando ondas gravitacionales) y la kilonova entró en erupción momentos después (explotando el universo con rayos gamma).
