[:en]
This research suggests that this unique object is the result of the merger of two neutron stars and it is the first electromagnetic counterpart found in the gravitational waves detection.
A team of astronomers, in which participate researchers from the Millennium Institute of Astrophysics MAS: Franz Bauer–who is also part of the UC Institute of Astrophysics and the Center for Excellence in Astrophysics and Associated Technologies CATA–, along with Giuliano Pignata and Claudia Agliozzo –who are part of the Universidad Andrés Bello–. They all detected, for the first time, a stellar object that is product of the merger of two neutron star. It is the cataclysmic consequence to this type of merger –which to this date had only been predicted theoretically– known as kilonova. This study is now highlighted in the prestigious Nature Magazine.
In August of 2017, The Advanced Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) in USA and The Advanced Virgo Interferometer in Italy observed the gravitational wave called GW170817 –which came from the merger of neutron stars– and a few seconds later, two space observatories: ESA’s The International Gamma Ray Astrophysics Laboratory (INTEGRAL) and NASA Space Telescope Fermi Gamma-ray detected a short gamma-ray burst in the same region of the sky, providing for the first time evidence about the connection between the merger of neutron stars’ and a gamma-ray burst. 12 hours later, scientists were amazed with an electromagnetic counterpart of the merger –called Kilonova– which according to researchers “it finally verify our basic understanding of the physics behind these events and give us a glimpse of what we can do by combining gravitational waves and studies of electromagnetism,” they state.
Through the extended Public ESO Spectroscopic Survey of Transient Objects (ePESSTO) –project that include the participation of Bauer, Pignata and Agliozzo and whose results are published in Nature– suggests that with the spectroscopic study of these events, the presence of cesium and tellurium dispersed through the neutron stars merger can be detected, which would indicate the formation of elements heavier than iron through nuclear reactions between high-density stellar objects, something that until now had only been theorized.
“The kilonova’s temporal evolution was quite fast, disappearing from the detection threshold in less than a week in visible light. The presence of these transients of short life shows the importance of monitoring the sky with an increasingly higher frequency, something that MAS researchers are carrying out leading or participating in surveys that process huge amounts of images in real time to look for all kinds of transients,” Pignata states.
For his part, Bauer specifies: “The kilonova’s emission was initially relatively blue during the first day, but shifted to very red at its peak and then to wavelengths in the near infrared. In this way, the study of light in the infrared has been absolutely critical for the study of its temporal and spectral properties.”
Additionally, the appearance of the kilonova gave a unique opportunity to study, follow-up and understand this type of object, for example, through instruments located in Chile, part of the European Southern Observatory ESO. One of them is the Atacama Large Millimeter /Submillimeter Array (ALMA.) This was used in the study of another team, in which Bauer participates and Sam Kim –Universidad Católica– is the PI, the results of this study will be published in the Astrophysical Journal.
“The results we obtained thanks to ALMA, which represents 5 to 6 days of observations that were carried out 1 to 44 days after the event, are consistent with the theoretical expectations, while the late detections suggest that we are observing the emission of its light associated with an expanding stream. This again confirms the relation between gravitational wave events, neutron star merger and short gamma-ray burst,” Bauer concludes.
Image credit: LISA L. Rezzolla (AEI) & M. Koppitz (AEI / ZIB)[:es]
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)
[:]
