La investigación sugiere que este objeto único es el resultado de la fusión de dos estrellas de neutrones y es la primera contraparte electromagnética encontrada de la detección de ondas gravitacionales.

Un grupo de astrónomos, en los que participan los investigadores del Instituto Milenio de Astrofísica, Franz Bauer, quien además forma parte del Instituto de Astrofísica UC y el Centro de Astrofísica y Tecnologías Afines CATA, además de Giuliano Pignata y Claudia Agliozzo, quienes también pertenecen a la Universidad Andrés Bello, detectaron por primera vez un objeto estelar resultado de la fusión de dos estrellas de neutrones. Se trata de la secuela cataclísmica de este tipo de fusión – que hasta la fecha sólo había sido predicha teóricamente – conocidas como kilonova. Esta investigación es destacada por la prestigiosa Revista Nature.

En agosto de 2017 The Advanced Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) en Estados Unidos y The Advanced Virgo Interferometer en Italia observaron la onda gravitacional llamada GW170817 – proveniente de la fusión de las estrellas de neutrones- y algunos segundos después dos observatorios espaciales, el Internacional Gamma Ray Astrophysics Laboratory (INTEGRAL) de ESA y el telescopio espacial de la NASA Fermi Gamma-ray detectaron una ráfaga de rayos gamma de corta duración en la misma región del cielo, entregando evidencia por primera vez de la relación que existe entre la fusión de estrellas de neutrones y una ráfaga de rayos gamma. Medio día después los científicos se asombraron con una contrapartida electromagnética de la fusión– llamada kilonova- lo que según los investigadores “finalmente verifican nuestro entendimiento básico de la física de estos eventos y nos dan un atisbo de la ciencia que podemos realizar combinando ondas gravitacionales y estudios de electromagnetismo”, señalan.

A través del extended Public ESO Spectroscopic Survey of Transient Objects (ePESSTO), al que pertenecen Bauer, Pignata y Agliozzo, cuyos resultados son los que aparecen en Nature, se sugiere además que con el estudio espectroscópico de estos eventos se detecta la presencia de cesio y telurio dispersado a través de la fusión de las estrellas de neutrones, lo que supondría la formación de elementos más pesados que el hierro a través de reacciones nucleares entre objetos estelares de alta densidad algo que hasta ahora sólo se había teorizado.

“La evolución temporal de la kilonova fue muy rápida desapareciendo del umbral de detección en menos de una semana en la luz visible. La aparición de estos transientes de corta duración destaca la importancia de monitorear el cielo con una frecuencia cada vez más alta, algo que los investigadores del MAS están llevando a cabo liderando o participando en surveys que procesan cantidades enormes de imágenes en tiempo real en búsqueda de todo tipo de transientes”, afirma Pignata

Por su parte, Bauer precisa: “La emisión de la kilonova fue inicialmente relativamente azul durante el primer día, pero en su peak rápidamente cambió hacia el rojo y luego a longitudes de onda en el infrarrojo cercano. Así el estudio de la luz en el infrarrojo ha sido absolutamente crítico para el estudio de sus propiedades temporales y espectrales”, asegura.

Asimismo, la aparición de la kilonova entregó una oportunidad única para el estudio, seguimiento y entendimiento de este objeto, por ejemplo, a través de instrumentos instalados en Chile, pertenecientes a la European Southern Observatory ESO. Uno de ellos es el Atacama Large Millimetter/submillimeter Array (ALMA) que fue utilizado por otro grupo del trabajo en el que participa Bauer liderado por el investigador de la Universidad Católica Sam Kim, cuyos resultados aparecerán en la revista Astrophysical Journal.

“Los resultados que obtuvimos con el uso de ALMA, que fueron aproximadamente observaciones entre 5 y 6 días que se desarrollaron entre 1 a 44 días después del evento, son consistentes con las expectativas teóricas, mientras que las detecciones tardías sugieren que estamos viendo la emisión de su resplandor asociado con un chorro en expansión. Esto vuelve a confirmar la relación entre los eventos de ondas gravitacionales, la fusión de estrellas de neutrones y las explosiones de rayos gammas cortos”, concluye Bauer.

Crédito imagen: LISA L. Rezzolla (AEI) & M. Koppitz (AEI /ZIB)