Desde Chile identifican una futura Kilonova

Telescopio situado en Tololo revela un sistema estelar binario único en su tipo

1 Febrero 2023

Utilizando datos del telescopio SMARTS de 1,5 metros ubicado en Cerro Tololo, un programa de NOIRLab de NSF y Observatorio AURA, un equipo de astrónomos descubrió un sistema estelar que en el futuro formará una kilonova, es decir una explosión ultra poderosa, generadora de oro, que se produce por la fusión de estrellas de neutrón. Este tipo de sistemas estelares son tan inusuales que se cree que existen apenas cerca de 10 en toda la Vía Láctea.

Un equipo de astrónomos utilizó el Telescopio SMARTS de 1,5-metros en Cerro Tololo, Chile, un Programa de NOIRLab de NSF, para revelar el primer ejemplo de un tipo extremadamente inusual de sistema estelar binario que reúne todas las condiciones adecuadas para eventualmente desencadenar una kilonova, es decir una explosión ultrapoderosa, productora de oro, que se forma por la colisión de estrellas de neutrones. Estas condiciones son tan inusuales que se cree que hay apenas cerca de 10 sistemas similares en toda la galaxia de la Vía Láctea. El descubrimiento fue publicado hoy en la revista Nature. 

El inusual sistema, conocido como CPD-29 2176, se ubica a unos 11.400 años luz de la Tierra y fue identificado por primera vez por el Observatorio de NASA Neil Gehrels Swift. Observaciones posteriores con el Telescopio SMARTS de 1,5 metros permitieron a los astrónomos deducir las características orbitales y los tipos de estrellas que componían este sistema: una estrella de neutrones creada por una una supernova ultra desnuda y una estrella masiva en órbita cercana en proceso de convertirse en un supernova ultra desnuda por sí misma.

Una supernova ultra desnuda es el final explosivo de una estrella masiva a la que una estrella compañera le ha quitado gran parte de su atmósfera exterior. Esta clase de supernova carece de la fuerza explosiva de una supernova tradicional, que de otro modo expulsaría del sistema a una estrella compañera cercana.

“La actual estrella de neutrones tendría que formarse sin expulsar a su compañera de sistema. Una supernova ultra desnuda es la mejor explicación de por qué estas estrellas compañeras están en una órbita tan estrecha”, señaló el autor principal de la investigación Noel D. Richardson de la Universidad Aeronaútica Embry-Riddle “Para crear una kilonova algún día, la otra estrella también tendría que explotar como una supernova ultra desnuda, y así las dos estrellas de neutrones podrían colisionar y fusionarse”, precisó.

Además de representar el descubrimiento de una rareza cósmica increíblemente inusual, encontrar y estudiar sistemas progenitores de kilonovas como este puede ayudar a los astrónomos a desentrañar el misterio de cómo se forman las kilonovas, dando indicios sobre el origen de los elementos más pesados del Universo.

“Durante bastante tiempo, los astrónomos especularon sobre las condiciones exactas que podrían producir eventualmente una kilonova. Estos nuevos resultados demuestran, al menos en algunos casos, que dos estrellas de neutrones hermanas pueden fusionarse cuando una de ellas se creó sin una explosión de supernova clásica”, indicó el astrónomo de NOIRLab y coautor del artículo científico André-Nicolas Chené.

Sin embargo, formar un sistema tan inusual es un proceso largo e improbable. “Sabemos que la Vía Láctea contiene al menos 100 mil millones de estrellas y probablemente cientos de miles de millones más. Este notable sistema binario es esencialmente un sistema de uno en diez mil millones”, agregó Chené. "Antes de nuestro estudio, la estimación era que solo uno o dos de estos sistemas deberían existir en una galaxia espiral como la Vía Láctea", concluyó.

Aunque este sistema tiene todo lo necesario para eventualmente formar una kilonova, dependerá de los astrónomos del futuro estudiar este evento. La estrella masiva tardará al menos un millón de años en terminar su vida con una explosión de supernova titánica y convertirse en una segunda estrella de neutrones. Este nuevo remanente estelar y la estrella de neutrones preexistente necesitarán unirse gradualmente en un ballet cósmico, perdiendo lentamente su energía orbital como radiación gravitatoria.

Cuando se fusionen, la explosión de kilonova resultante producirá ondas gravitacionales mucho más poderosas y dejará a su paso una gran cantidad de elementos pesados, incluidos plata y oro.

When they eventually merge, the resulting kilonova explosion will produce much more powerful gravitational waves and leave behind in its wake a large amount of heavy elements, including silver and gold.

“Este sistema revela que algunas estrellas de neutrones se forman solamente con un pequeño impulso de supernova. A medida que comprendemos la creciente población de sistemas como CPD-29 2176, tendremos una dea de lo tranquila que puedes ser algunas muertes estelares y si estas estrellas pueden morir sin las supernovas tradicionales”, concluyó Richardson.

Más Información

Esta investigación se presentó en el artículo This research was presented in the paper “A high-mass X-ray binary descended from an ultra-stripped supernova” que será publicado en la revista Nature. 

El equipo estaba compuesto por Noel D. Richardson (Embry-Riddle Aeronautical University), Clarissa Pavao (Embry-Riddle Aeronautical University), Jan J. Eldridge (University of Auckland), Herbert Pablo (American Association of Variable Star Observers), André-Nicolas Chené (NSF’s NOIRLab/Gemini Observatory), Peter Wysocki (Georgia State University), Douglas R. Gies (Georgia State University), Georges Younes (The George Washington University), and Jeremy Hare (NASA Goddard Space Flight Center).

NOIRLab de NSF (Laboratorio Nacional de Investigación en Astronomía Óptica-Infrarroja de NSF), el centro de EE. UU. para la astronomía óptica-infrarroja en tierra, opera el Observatorio internacional Gemini (una instalación de NSF, NRC–Canada, ANID–Chile, MCTIC–Brasil, MINCyT–Argentina y KASI – República de Corea), el Observatorio Nacional de Kitt Peak (KPNO), el Observatorio Interamericano Cerro Tololo (CTIO), el Centro de Datos para la Comunidad Científica (CSDC) y el Observatorio Vera C. Rubin (operado en cooperación con el National Accelerator Laboratory (SLAC) del Departamento de Energía de Estados Unidos (DOE). Está administrado por la Asociación de Universidades para la Investigación en Astronomía (AURA) en virtud de un acuerdo de cooperación con NSF y tiene su sede en Tucson, Arizona. La comunidad astronómica tiene el honor de tener la oportunidad de realizar investigaciones astronómicas en Iolkam Du’ag (Kitt Peak) en Arizona, en Maunakea, en Hawai‘i, y en Cerro Tololo y Cerro Pachón en Chile. Reconocemos y apreciamos el importante rol cultural y la veneración que estos sitios tienen para la Nación Tohono O’odham, para la comunidad nativa de Hawai‘i y para las comunidades locales en Chile, respectivamente.

Contactos

Noel D. Richardson
Embry-Riddle Aeronautical University
Correo electrónico: noel.richardson@erau.edu

André-Nicolas Chené
NSF NOIRLab
Correo electrónico: andre-nicolas.chene@noirlab.edu

Todd Henry
SMARTS Consortium Director
Correo electrónico: thenry@astro.gsu.edu

Tyler Linder
SMARTS Consortium Deputy Director
Correo electrónico: tlinder34@gmail.com

Charles Blue
Public Information Officer
NSF NOIRLab
Tel: +1 202 236 6324
Correo electrónico: charles.blue@noirlab.edu

Esta es una traducción del Comunicado de Prensa de NOIRLab noirlab2303.