‘Este es el catálogo más grande de galaxias anfitrionas SGRB que jamás haya existido’

El inventario más completo de las explosiones más brillantes del universo hasta la fecha señala los hogares galácticos de 84 SGRB y analiza las características de 69 de las galaxias anfitrionas identificadas.

Los SGRB, o estallidos cortos de rayos gamma, se producen cuando chocan dos estrellas de neutrones. La luz óptica puede durar horas antes de desvanecerse por debajo de los niveles detectables, en contraste con los rayos gamma, que solo duran unos segundos (un evento llamado resplandor posterior). Como mucho, una docena de estas explosiones extremadamente brillantes, conocidas como SGRB, ocurren cada año. Por el momento, son la única forma de estudiar y aprender sobre una gran cantidad de sistemas de estrellas de neutrones que se están fusionando.

Desde 2005, cuando el Observatorio Neil Gehrels Swift de la NASA encontró el primer resplandor SGRB, los astrónomos han pasado los últimos 17 años tratando de averiguar qué galaxias son responsables de estas poderosas explosiones. Las estrellas de una galaxia pueden arrojar luz sobre las circunstancias ambientales requeridas para producir SGRB y vincular los enigmáticos estallidos con sus orígenes de fusión de estrellas de neutrones. Solo un SGRB (GRB 170817A) ha verificado su origen de fusión de estrellas de neutrones hasta el momento, y eso se debe a que se encontró pocos segundos después de que los detectores de ondas gravitacionales detectaran la fusión binaria de estrellas de neutrones (GW170817).

En este nuevo trabajo, un equipo de astrónomos dirigido por la Universidad Northwestern ha compilado la lista más completa hasta la fecha de galaxias de las que emergen estallidos cortos de rayos gamma (SGRB).

Los investigadores encontraron los hogares galácticos de 84 SGRB y analizaron las características de 69 de las galaxias anfitrionas detectadas utilizando una variedad de sensores altamente sensibles y modelos sofisticados de galaxias. Encontraron, entre otras cosas, que alrededor del 85% de los SGRB que observaron provienen de galaxias jóvenes que todavía están formando estrellas.

Los astrónomos también encontraron que ocurrieron más SGRB cuando el universo era mucho más joven y estaba más lejos de los centros de sus galaxias anfitrionas de lo que se pensaba antes. Sorprendentemente, algunos SGRB se descubrieron muy lejos de sus galaxias anfitrionas, como si los hubieran “expulsado”, lo que generó preguntas sobre cómo pudieron viajar tan lejos.

“Este es el catálogo más grande de galaxias anfitrionas SGRB que jamás haya existido, por lo que esperamos que sea el estándar de oro durante muchos años”, comentó Anya Nugent, una estudiante graduada de Northwestern que dirigió el estudio centrado en el modelado de galaxias anfitrionas. “Construir este catálogo y finalmente tener suficientes galaxias anfitrionas para ver patrones y sacar conclusiones significativas es exactamente lo que el campo necesitaba para impulsar nuestra comprensión de estos eventos fantásticos y lo que les sucede a las estrellas después de que mueren”.

Galaxias anfitrionas de estallidos cortos de rayos gamma a lo largo del tiempo cósmico.

Nugent es estudiante de posgrado en física y astronomía en la Facultad de Artes y Ciencias Weinberg de Northwestern, así como miembro del Centro para la Exploración e Investigación Interdisciplinaria en Astrofísica (CIERA). Wen-fai Fong, profesor asistente de física y astronomía en Weinberg y miembro importante de CIERA, la asesora sobre el segundo proyecto, que se centra en las observaciones del anfitrión SGRB.

“En una década, la próxima generación de observatorios de ondas gravitacionales podrá detectar fusiones de estrellas de neutrones a las mismas distancias que los SGRB actuales”, dijo Wen-fai Fong. “Por lo tanto, nuestro catálogo servirá como punto de referencia para la comparación con futuras detecciones de fusiones de estrellas de neutrones”.

“El catálogo realmente puede tener impactos más allá de una sola clase de transitorios como los SGRB”, agregó el coautor Yuxin “Vic” Dong. “Con la gran cantidad de datos y resultados presentados en el catálogo, creo que una variedad de proyectos de investigación harán uso de él, tal vez incluso de maneras en las que aún no hemos pensado”.

Los investigadores utilizaron algunos de los instrumentos más sensibles del Observatorio WM Keck, los Observatorios Gemini, el Observatorio MMT, el Observatorio del Gran Telescopio Binocular y los Telescopios Magallanes del Observatorio Las Campanas para obtener imágenes profundas y espectros de algunas de las galaxias más débiles. encontrado en la encuesta de hosts SGRB. Los datos del telescopio espacial Hubble y del telescopio espacial Spitzer también se incluyeron en la investigación.

Anteriormente, los científicos solo habían podido caracterizar las galaxias anfitrionas a partir de una pequeña muestra de SGRB. Hay cuatro veces más ejemplos en el nuevo catálogo que ahora. El catálogo demuestra que las galaxias anfitrionas de SGRB pueden ser jóvenes y en formación de estrellas o antiguas y cercanas a la muerte debido al beneficio de un conjunto de datos considerablemente mayor. Esto indica que los sistemas de estrellas de neutrones pueden originarse a partir de un conjunto diverso de escenarios, y un buen número de ellos tienen duraciones cortas entre su génesis y su posterior fusión. Dado que las fusiones de estrellas de neutrones son responsables de la producción de elementos pesados ​​como el oro y el platino, los datos del catálogo ayudarán a mejorar la comprensión de los científicos sobre los primeros orígenes de estos ricos metales en el cosmos.

“Sospechamos que los SGRB más jóvenes que encontramos en las galaxias anfitrionas más jóvenes provienen de sistemas estelares binarios que se formaron en un ‘estallido’ de formación estelar y están tan estrechamente unidos que pueden fusionarse muy rápido”, agregó Anya Nugent, una estudiante graduada de Northwestern que dirigió el estudio se centró en el modelado de galaxias anfitrionas. “Teorías de larga data han sugerido que debe haber formas de fusionar estrellas de neutrones rápidamente, pero, hasta ahora, no hemos podido presenciarlas. Encontramos evidencia de SGRB más antiguos en las galaxias que son mucho más antiguas y creemos que las estrellas en esas galaxias tardaron más tiempo en formar un sistema binario o eran un sistema binario que estaba más separado. Por lo tanto, tardaron más en fusionarse”.

El Telescopio Espacial James Webb (JWST), el nuevo telescopio insignia de infrarrojos de la NASA, está preparado para ampliar aún más nuestra comprensión de las fusiones de estrellas de neutrones y cuánto tiempo atrás se originaron. JWST puede identificar las galaxias anfitrionas más débiles de edades extremadamente tempranas en el universo.

“Estoy muy entusiasmado con la posibilidad de usar JWST para sondear más profundamente en los hogares de estos eventos raros y explosivos”, agregó Nugent. “La capacidad de JWST para observar galaxias débiles en el universo podría descubrir más galaxias anfitrionas SGRB que actualmente están evadiendo la detección, tal vez incluso revelando una población perdida y un vínculo con el universo primitivo”.

“Comencé las observaciones para este proyecto hace 10 años y fue muy gratificante poder pasar la antorcha a la próxima generación de investigadores”, dijo Fong. “Es una de las mayores alegrías de mi carrera ver que años de trabajo cobran vida en este catálogo, gracias a los jóvenes investigadores que realmente llevaron este estudio al siguiente nivel”.

Fuente: 10.3847/1538-4357/ac91d0 y 10.3847/1538-4357/ac91d1

Crédito de la imagen: Observatorio WM Keck/Adam Makarenko


Source: Revyuh by www.revyuh.com.

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