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Divulgar es tener conciencia de una altísima misión: poner al alcance de la mayoría el patrimonio científico de la minoría. Manuel Calvo Hernando Another Day in the Lab

8/7/20 - DJ:

Un doble púlsar asimétrico podría explicar la kilonova de ondas gravitacionales

T.E.L: 3 min.

Estos sistemas binarios en proceso de fusión serían más usuales de lo pensado y podrían usarse para medir la Constante de Hubble.



Un equipo internacional de astrónomos analizaron un púlsar doble asimétrico, descubierto en 2012, que podría explicar la kilonova de ondas gravitacionales de 2017.

Un púlsar es una estrella de neutrones en rápida rotación que emite ondas de radio desde sus polos magnéticos. Las estrellas de neutrones son objetos compactos, muy densos, resultantes de eventos de supernova.

El doble púlsar (PSR J1913+1102) es binario, es decir, son dos púlsar, orbitando muy cerca. Los cálculos indican que en 500 millones de años, se fusionarían liberando una gran cantidad de energía.

El doble objeto tiene una particularidad: es asimétrico, es decir que uno de los púlsar es mucho mayor que el otro. El trabajo científico, realizado con el Radiotelescopio de Arecibo en Puerto Rico, se publica hoy en Nature.

El investigador principal, Dr. Robert Ferdman, de la Escuela de Física de la Universidad de East Anglia (UK) explicó que "En 2017, en el Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) se detectó la fusión de dos estrellas de neutrones. El evento causó ondas gravitacionales a través del espacio-tiempo, como predijo Albert Einstein hace más de un siglo".

Conocido como GW170817, este espectacular evento fue visto también con telescopios tradicionales en observatorios de otras partes del mundo, lo que identificó su locación en una galaxia distante a 130 millones de años luz.

Sin embargo, los investigadores explican en la introducción de su trabajo que, aunque la poderosa kilonova asociada a las dos estrellas de neutrones en fusión del evento GW170817 se puede explicar si fueran asimétricas (con un ratio de masa q de 0.7-0.8), la población de estrellas de neutrones dobles en fusión (DNS) conocida solo consiste en binarias de masa similar (q > 0.9). En cambio, PSR J1913+1102 es un sistema DNS asimétrico, de 5 horas de órbita, baja excentricidad, con una separación orbital de 1.8 radios solares.

"La mayoría de las teorías sobre estos eventos asumen que las estrellas de neutrones en sistemas binarios son similares en masa. Nuestro descubrimiento cambia esas ideas. Descubrimos un sistema binario con dos estrellas de neutrones con masas muy diferentes. Estas estrellas colisionarán y se fusionarán en 470 millones de años." Y añadió: "Como un objeto es significativamente mayor, su influencia gravitacional destrozará a su estrella compañera, eyectando una gran cantidad de material, mayor al esperado para un sistema de masas similares".

De esta forma se podría explicar el evento GW170817: como consecuencia de un sistema binario similar a PSR J1913+1102.


Las masas calculadas para los objetos de PSR J1913 son 1,62 y 1,27 (+/- 0,03) masas solares, con un ratio de masa q= 0,78, lo que lo ubica como el DNS más asimétrico conocido en proceso de fusión. Según los autores, su análisis les hace pensar que estos sistemas asimétricos podrían ser entre 2% y 30% del total de DNS. Otro sistema parecido sería PSR J0453+1559 con q=0.753 pero con un período orbital de 4 días, lo que implica que tardaría mucho en fusionarse (100 veces más que la edad del Universo).

El Dr. Paulo Freire, del Instituto Max Planck en Alemania agregó: "Estos eventos podrían permitir a los astrofísicos obtener mayores pistas sobre la exótica materia interna de estos objetos extremos y densos."

Para el Dr. Ferdman, la detección de ondas gravitacionales producidas por este tipo de fenómenos "podría permitir mediciones independientes de la Constante de Hubble, la tasa de expansión del Universo. Los dos métodos principales en la actualidad tienen diferencias, por lo que podría ser una forma de resolver el misterio y entender con mejor detalle cómo evolucionó el Universo."

El púlsar PSR J1913+1102 fue descubierto en 2012 por Einstein@Home en datos del sondeo PALFA, que usa el radio telescopio William E. Gordon del Observatorio Arecibo.

Desechos de la colisión de estrellas de neutrones
Esta animación ilustra el fenómeno observado durante nueve días de la fusión de estrellas de neutrones conocida como GW170817.
Se incluyen las ondas gravitacionales; un chorro de materia que produjo rayos gamma (magenta); desechos de la "kilonova" que produjo ultravioleta (violeta), emisión óptica e infrarroja (blanco-azul a rojo); y, una vez, el chorro de rayos-x dirigido hacia la Tierra (azul).


https://youtu.be/e7LcmWiclOs

Fuentes y enlaces relacionados
Ferdman, R.D., Freire, P.C.C., Perera, B.B.P. et al.
Asymmetric mass ratios for bright double neutron-star mergers.
Nature 583, 211–214 (2020). DOI: 10.1038/s41586-020-2439-x
https://www.nature.com/articles/s41586-020-2439-x

Un descubrimiento con onda
https://www.noticiasdelcosmos.com/2016/02/un-descubrimiento-con-onda.html

Sobre las imágenes
Imagen inicial: Arecibo Observatory/University of Central Florida - William Gonzalez and Andy Torres.

GW Versus Matter STILL
Karan Jani/Georgia Tech
https://www.ligo.caltech.edu/WA/image/ligo20171016c

Video: NASA's Goddard Space Flight Center/CI Lab

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