Kilonova

Una kilonova (también llamada macronova o supernova de proceso r ) es un evento astronómico transitorio que ocurre en un sistema binario compacto cuando dos estrellas de neutrones o una estrella de neutrones y un agujero negro se fusionan entre sí. Se cree que las kilonovas emiten ráfagas cortas de rayos gamma y una fuerte radiación electromagnética debido a la desintegración radiactiva de los núcleos pesados del proceso r que se producen y expulsan de manera bastante isotrópica durante el proceso de fusión. [1]

"> Archivo: Animación de fusión de estrellas de neutrones que termina con explosión de kilonova.webmReproducir medios
El video de la impresión de este artista muestra cómo dos estrellas de neutrones diminutas pero muy densas se fusionan a través de la radiación de ondas gravitacionales y luego explotan como una kilonova.
Impresión artística de estrellas de neutrones fusionándose, produciendo ondas gravitacionales y dando como resultado una kilonova

El término kilonova fue introducido por Metzger et al. en 2010 [2] para caracterizar el brillo máximo, que mostraron que alcanza 1000 veces el de una nova clásica . Son 1 ⁄ 10 a 1 / 100 el brillo de una típica supernova , la auto-detonación de una estrella masiva. [3]

La primera kilonova que se encontró fue detectada como una breve ráfaga de rayos gamma , SGRB 130603B, por instrumentos a bordo del Swift Gamma-Ray Burst Explorer y la nave espacial KONUS / WIND y luego observada usando el Telescopio Espacial Hubble 9 y 30 días después de la explosión. [1]

En octubre de 2018, los astrónomos informaron que GRB 150101B , un evento de explosión de rayos gamma detectado en 2015, puede ser análogo al histórico GW170817 , un evento de ondas gravitacionales detectado en 2017 y asociado con la fusión de dos estrellas de neutrones . Las similitudes entre los dos eventos, en términos de emisiones de rayos gamma , ópticos y de rayos X , así como la naturaleza de las galaxias anfitrionas asociadas , se consideran "sorprendentes", y esta notable semejanza sugiere que los dos eventos separados e independientes pueden ambos son el resultado de la fusión de estrellas de neutrones, y ambos pueden ser una clase hasta ahora desconocida de kilonovas transitorias. Los eventos de Kilonova, por lo tanto, pueden ser más diversos y comunes en el universo de lo que se pensaba anteriormente, según los investigadores. [4] [5] [6] [7]

La inspiración y la fusión de dos objetos compactos son una fuerte fuente de ondas gravitacionales (GW). [2] Kilonovae se cree que son progenitores de cortas ráfagas de rayos gamma [2] (GRB) y la fuente predominante de estables r-proceso elementos en el universo . [1] El modelo básico para las fusiones de estrellas de neutrones fue introducido por Li-Xin Li y Bohdan Paczyński en 1998. [8]

Primeras observaciones de kilonovas realizadas por el telescopio espacial Hubble . [9]

La primera sugerencia de observación de una kilonova se produjo en 2008 después de la ráfaga de rayos gamma de corta duración GRB 080503, [10] donde un objeto débil apareció en luz óptica e infrarroja después de un día y se desvaneció rápidamente. Se sugirió otra kilonova en 2013, en asociación con el estallido de rayos gamma de corta duración GRB 130603B, donde se detectó la débil emisión infrarroja de la distante kilonova utilizando el Telescopio Espacial Hubble . [1]

El 16 de octubre de 2017, las colaboraciones de LIGO y Virgo anunciaron las primeras detecciones simultáneas de ondas gravitacionales ( GW170817 ) y radiación electromagnética ( GRB 170817A , SSS17a ) de cualquier fenómeno, [11] y demostraron que la fuente era una kilonova causada por un binario. fusión de estrellas de neutrones . [12] Este breve GRB fue seguido por un transitorio más largo visible durante semanas en el espectro electromagnético óptico ( AT 2017gfo ) ubicado en una galaxia relativamente cercana, NGC 4993 . [13]

  • Hypernova
  • Estrella nueva
  • Proceso R
  • Supernova
  • Impostor de supernova

  1. ^ a b c d Tanvir, NR; Levan, AJ; Fruchter, AS; Hjorth, J .; Hounsell, RA; Wiersema, K .; Tunnicliffe, RL (2013). "Una 'kilonova' asociada con la ráfaga de rayos γ de corta duración GRB 130603B". Naturaleza . 500 (7464): 547–549. arXiv : 1306.4971 . Código bibliográfico : 2013Natur.500..547T . doi : 10.1038 / nature12505 . PMID  23912055 . S2CID  205235329 .
  2. ^ a b c Metzger, BD; Martínez-Pinedo, G .; Darbha, S .; Quataert, E .; Arcones, A .; Kasen, D .; Thomas, R .; Nugent, P .; Panov, IV; Zinner, NT (agosto de 2010). "Contrapartes electromagnéticas de fusiones de objetos compactos impulsadas por la desintegración radiactiva de núcleos de proceso r". Avisos mensuales de la Royal Astronomical Society . 406 (4): 2650. arXiv : 1001.5029 . Código Bibliográfico : 2010MNRAS.406.2650M . doi : 10.1111 / j.1365-2966.2010.16864.x . S2CID  118863104 .
  3. ^ "Hubble captura el resplandor infrarrojo de una explosión de kilonova" . spacetelescope.org. 5 de agosto de 2013 . Consultado el 28 de febrero de 2018 .
  4. ^ Universidad de Maryland (16 de octubre de 2018). "Todos en la familia: Kin de fuente de onda gravitacional descubierta - Nuevas observaciones sugieren que las kilonovas - inmensas explosiones cósmicas que producen plata, oro y platino - pueden ser más comunes de lo que se pensaba" . EurekAlert! . Consultado el 17 de octubre de 2018 .
  5. ^ Troja, E .; et al. (16 de octubre de 2018). "Una kilonova azul luminosa y un chorro fuera del eje de una fusión binaria compacta en z = 0,1341" . Comunicaciones de la naturaleza . 9 (1): 4089. arXiv : 1806.10624 . Código Bib : 2018NatCo ... 9.4089T . doi : 10.1038 / s41467-018-06558-7 . PMC  6191439 . PMID  30327476 .
  6. ^ Mohon, Lee (16 de octubre de 2018). "GRB 150101B: un primo lejano de GW170817" . NASA . Consultado el 17 de octubre de 2018 .
  7. ^ Wall, Mike (17 de octubre de 2018). "El destello cósmico de gran alcance es probablemente otra fusión de estrellas de neutrones" . Space.com . Consultado el 17 de octubre de 2018 .
  8. ^ Li, L.-X .; Paczyński, B .; Fruchter, AS; Hjorth, J .; Hounsell, RA; Wiersema, K .; Tunnicliffe, R. (1998). "Eventos transitorios de fusiones de estrellas de neutrones". El diario astrofísico . 507 (1): L59 – L62. arXiv : astro-ph / 9807272 . Código Bibliográfico : 1998ApJ ... 507L..59L . doi : 10.1086 / 311680 . S2CID  3091361 .
  9. ^ "Hubble observa la fuente de ondas gravitacionales por primera vez" . www.spacetelescope.org . Consultado el 18 de octubre de 2017 .
  10. ^ Perley, DA; Metzger, BD; Granot, J .; Mayordomo, NR; Sakamoto, T .; Ramírez-Ruiz, E .; Levan, AJ; Bloom, JS; Miller, AA (2009). "GRB 080503: implicaciones de un estallido de rayos gamma corto desnudo dominado por emisión extendida". El diario astrofísico . 696 (2): 1871–1885. arXiv : 0811.1044 . Código Bibliográfico : 2009ApJ ... 696.1871P . doi : 10.1088 / 0004-637X / 696/2/1871 . S2CID  15196669 .
  11. ^ Abbott, BP; Abbott, R .; Abbott, TD; Acernese, F .; Ackley, K .; Adams, C .; Adams, T .; Addesso, P .; Adhikari, RX; Adya, VB; et al. ( LIGO Scientific Collaboration & Virgo Collaboration ) (16 de octubre de 2017). "GW170817: observación de ondas gravitacionales de una estrella de neutrones binarios en espiral". Cartas de revisión física . 119 (16): 161101. arXiv : 1710.05832 . Código bibliográfico : 2017PhRvL.119p1101A . doi : 10.1103 / PhysRevLett.119.161101 . PMID  29099225 .
  12. ^ Miller, M. Coleman (16 de octubre de 2017). "Ondas gravitacionales: un binario dorado" . Naturaleza . Noticias y vistas (7678): 36. Bibcode : 2017Natur.551 ... 36M . doi : 10.1038 / nature24153 .
  13. ^ Berger, E. (16 de octubre de 2017). "Centrarse en la contraparte electromagnética de la fusión binaria de estrellas de neutrones GW170817" . Cartas de revistas astrofísicas . Consultado el 16 de octubre de 2017 .

  • Lista de todas las kilonovas conocidas en The Open Kilonova Catalog .