Fusión de estrellas de neutrones

Una fusión de estrellas de neutrones es un tipo de colisión estelar . Ocurre de una manera similar a la rara marca de supernovas de tipo Ia que resultan de la fusión de enanas blancas . [ no verificado en el cuerpo ]

Impresión artística de estrellas de neutrones fusionándose, produciendo ondas gravitacionales y dando como resultado una kilonova

Cuando dos estrellas de neutrones orbitan entre sí de cerca, giran en espiral hacia adentro a medida que pasa el tiempo debido a la radiación gravitacional . Cuando las dos estrellas de neutrones se encuentran, su fusión conduce a la formación de una estrella de neutrones más masiva o un agujero negro (dependiendo de si la masa del remanente excede el límite de Tolman-Oppenheimer-Volkoff ). La fusión también puede crear un campo magnético que es billones de veces más fuerte que el de la Tierra en cuestión de uno o dos milisegundos. Se cree que estos eventos crean breves estallidos de rayos gamma . [1] También se cree que las fusiones producen kilonovas , que son fuentes transitorias deRadiación electromagnética isotrópica de onda más larga debida a la desintegración radiactiva de núcleos pesados del proceso r que se producen y expulsan durante el proceso de fusión. [2]

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17 de agosto de 2017: Onda gravitacional ( GW170817 ) detectada a partir de la fusión de dos estrellas de neutrones [3] [4] [5] (video de 00:23; concepto del artista).

El 17 de agosto de 2017, la colaboración LIGO / Virgo detectó un pulso de ondas gravitacionales , [6] [7] llamado GW170817 , asociado con la fusión de dos estrellas de neutrones en NGC 4993 , una galaxia elíptica en la constelación de Hydra . GW170817 también parecía estar relacionado con un estallido de rayos gamma corto (~ 2 segundos de duración) , GRB 170817A , detectado por primera vez 1,7 segundos después de la señal de fusión de GW, y un evento de observación de luz visible observado por primera vez 11 horas después, SSS17a . [8] [3] [4] [5] [9]

La asociación de GW170817 con GRB 170817A tanto en el espacio como en el tiempo es una fuerte evidencia de que las fusiones de estrellas de neutrones crean breves estallidos de rayos gamma. La posterior detección del evento Swope Supernova Survey 2017a (SSS17a) [10] en el área en la que se sabía que habían ocurrido GW170817 y GRB 170817A y que tenía las características esperadas para una kilonova es una fuerte evidencia de que las fusiones de estrellas de neutrones producen kilonovas.

En octubre de 2018, los astrónomos informaron que GRB 150101B , un evento de explosión de rayos gamma detectado en 2015, puede estar directamente relacionado con el 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 en la naturaleza de las galaxias anfitrionas asociadas , son "sorprendentes", lo que sugiere que los dos eventos separados pueden ser el resultado de la fusión. de estrellas de neutrones, y ambas pueden ser una kilonova, que puede ser más común en el universo de lo que se pensaba anteriormente, según los investigadores. [11] [12] [13] [14]

También en octubre de 2018, los científicos presentaron una nueva forma de utilizar la información de los eventos de ondas gravitacionales (especialmente aquellos que involucran la fusión de estrellas de neutrones, como GW170817) para determinar la constante de Hubble , que es esencial para establecer la tasa de expansión del universo . [15] [16] Los dos métodos anteriores, uno basado en corrimientos al rojo y otro basado en la escala de distancia cósmica , dieron resultados que no concuerdan.

En abril de 2019, los observatorios de ondas gravitacionales LIGO y Virgo anunciaron la detección de un evento candidato que es, con una probabilidad del 99,94%, la fusión de dos estrellas de neutrones. A pesar de las extensas observaciones de seguimiento, no se pudo identificar ninguna contraparte electromagnética. [17] [18] [19]

En febrero de 2018, la instalación transitoria de Zwicky comenzó a rastrear eventos de estrellas de neutrones a través de la observación de ondas gravitacionales, [20] como lo demuestran las "muestras sistemáticas de eventos de interrupción de las mareas ". [21]

XT2 (magnetar)

En 2019, el análisis de datos del Observatorio de rayos X Chandra reveló otra fusión de estrellas de neutrones binarios a una distancia de 6.600 millones de años luz, una señal de rayos X llamada XT2. La fusión produjo una magnetar ; sus emisiones podrían detectarse durante varias horas. [22]

  • Límite de Tolman-Oppenheimer-Volkoff

  1. ^ Rosswog, Stephan (2013). "Astrofísica: resplandor radiactivo como una pistola humeante" . Naturaleza . 500 (7464): 535–6. Código bibliográfico : 2013Natur.500..535R . doi : 10.1038 / 500535a . PMID  23985867 . S2CID  4401544 .
  2. ^ 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): 547–9. arXiv : 1306.4971 . Código bibliográfico : 2013Natur.500..547T . doi : 10.1038 / nature12505 . PMID  23912055 . S2CID  205235329 .
  3. ^ a b Cho, Adrian (16 de octubre de 2017). "La fusión de estrellas de neutrones genera ondas gravitacionales y un espectáculo de luz celeste" . Ciencia . Consultado el 16 de octubre de 2017 .
  4. ^ a b Landau, Elizabeth; Chou, Felicia; Washington, Dewayne; Porter, Molly (16 de octubre de 2017). "Las misiones de la NASA captan la primera luz de un evento de ondas gravitacionales" . NASA . Consultado el 16 de octubre de 2017 .
  5. ^ a b Overbye, Dennis (16 de octubre de 2017). "LIGO detecta feroz colisión de estrellas de neutrones por primera vez" . The New York Times . Consultado el 16 de octubre de 2017 .
  6. ^ Abbott, BP; 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 .
  7. ^ Scharping, Nathaniel (18 de octubre de 2017). "Las ondas gravitacionales muestran lo rápido que se expande el universo" . Astronomía . Consultado el 18 de octubre de 2017 .
  8. ^ Abbott, BP; et al. (LIGO, Virgo y otras colaboraciones) (octubre de 2017). "Observaciones de múltiples mensajeros de una fusión de estrellas de neutrones binarios" (PDF) . El diario astrofísico . 848 (2): L12. arXiv : 1710.05833 . Código bibliográfico : 2017ApJ ... 848L..12A . doi : 10.3847 / 2041-8213 / aa91c9 . Los espectros ópticos e infrarrojos cercanos durante estos pocos días proporcionaron argumentos convincentes de que este transitorio no se parecía a ningún otro descubierto en extensos estudios ópticos de campo amplio durante la última década.
  9. ^ Krieger, Lisa M. (16 de octubre de 2017). "Una luz brillante vista a través del universo, demostrando que Einstein tiene razón - fuente de violentas colisiones de nuestro oro, plata" . Las noticias de Mercury . Consultado el 16 de octubre de 2017 .
  10. ^ Pan, Y.-C .; et al. (2017). "El antiguo entorno de galaxias anfitrionas de SSS17a, la primera contraparte electromagnética de una fuente de ondas gravitacionales". El diario astrofísico . 848 (2): L30. arXiv : 1710.05439 . Código Bib : 2017ApJ ... 848L..30P . doi : 10.3847 / 2041-8213 / aa9116 . S2CID  3516168 .
  11. ^ "Todos en la familia: Kin de fuente de onda gravitacional descubierta" . EurekAlert! (Presione soltar). Universidad de Maryland. 16 de octubre de 2018 . Consultado el 17 de octubre de 2018 .
  12. ^ 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 .
  13. ^ Mohon, Lee (16 de octubre de 2018). "GRB 150101B: un primo lejano de GW170817" . NASA . Consultado el 17 de octubre de 2018 .
  14. ^ 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 .
  15. ^ Lerner, Louise (22 de octubre de 2018). "Las ondas gravitacionales pronto podrían proporcionar una medida de la expansión del universo" . Phys.org . Consultado el 22 de octubre de 2018 .
  16. ^ Chen, Hsin-Yu; Fishbach, Maya; Holz, Daniel E. (17 de octubre de 2018). "Una medición constante de Hubble del dos por ciento de las sirenas estándar dentro de cinco años". Naturaleza . 562 (7728): 545–547. arXiv : 1712.06531 . Código Bib : 2018Natur.562..545C . doi : 10.1038 / s41586-018-0606-0 . PMID  30333628 . S2CID  52987203 .
  17. ^ "Rompiendo: LIGO detecta ondas gravitacionales de otra fusión de estrellas de neutrones" . D-brief . 25 de abril de 2019 . Consultado el 13 de agosto de 2019 .
  18. ^ "GraceDB |" . gracedb.ligo.org . Consultado el 13 de agosto de 2019 .
  19. ^ Hosseinzadeh, G .; Cowperthwaite, PS; Gomez, S .; Villar, VA (18 de julio de 2019). "Seguimiento de los eventos candidatos de ondas gravitacionales con rodamientos de estrellas de neutrones S190425z y S190426c con MMT y SOAR" . Astrophys. J . 880 (1): L4. arXiv : 1905.02186 . Código bibliográfico : 2019ApJ ... 880L ... 4H . doi : 10.3847 / 2041-8213 / ab271c . hdl : 10150/633863 . S2CID  146121014 .
  20. ^ Pease, Roland (2 de mayo de 2019). "Las ondas gravitacionales cazan ahora a toda marcha" . Noticias de la BBC.
  21. ^ Eric C. Bellm, Shrinivas R. Kulkarni, Matthew J. Graham, Richard Dekany, Roger M. Smith, Reed Riddle, Frank J. Masci, George Helou, Thomas A. Prince, Scott M. Adams (7 de diciembre de 2018) Instalación transitoria de Zwicky: descripción general del sistema, rendimiento y primeros resultados
  22. ^ Klesman, Alison (18 de abril de 2019). "Una nueva fusión de estrellas de neutrones se capta en una cámara de rayos X" . Astronomía . Consultado el 18 de abril de 2019 .

  • Vídeos relacionados (a octubre de 2017):
    • AAAS (02:42) en YouTube
    • Caltech (03:56) en YouTube
    • MIT (00:42) en YouTube
    • SciNews (01:46) en YouTube