‘Explosión perfecta’: la fusión de estrellas de neutrones crea una explosión cósmica esférica

Los astrónomos han observado lo que podría ser la “explosión perfecta”, una explosión colosal y totalmente esférica desencadenada por la fusión de dos remanentes estelares muy densos llamados estrellas de neutrones poco antes de que la entidad combinada colapsara para formar un agujero negro.

Los investigadores describieron el miércoles por primera vez los contornos del tipo de explosión, llamada kilonova, que ocurre cuando las estrellas de neutrones se fusionan. La bola de fuego de materia luminosa en rápida expansión que detallaron desafió sus expectativas.

Las dos estrellas de neutrones, con una masa combinada de unas 2,7 veces la de nuestro sol, se habían orbitado entre sí durante miles de millones de años antes de colisionar a gran velocidad y explotar. Esto se desarrolló en una galaxia llamada NGC 4993, a unos 140-150 m de años luz de distancia de la Tierra en dirección a la constelación de Hidra. Un año luz es la distancia que recorre la luz en un año, 9,5 billones de km.

La existencia de explosiones de kilonovas se propuso en 1974 y se confirmó en 2013, pero se desconocía cómo eran hasta que esta se detectó en 2017 y se estudió intensamente.

El astrofísico Albert Sneppen del Cosmic Dawn Center en Copenhague, autor principal de la investigación publicada dijo:

“Es una explosión perfecta en varios sentidos. Es hermoso, tanto estéticamente, en la simplicidad de la forma, como en su significado físico”.

“Estéticamente, los colores que emite la kilonova se parecen literalmente a un sol, excepto, por supuesto, que son unos cientos de millones de veces más grandes en superficie. Físicamente, esta explosión esférica contiene la física extraordinaria en el corazón de esta fusión”.

Los investigadores esperaban que la explosión pareciera quizás un disco aplanado, un panqueque cósmico luminoso colosal, posiblemente con un chorro de material saliendo de él.

Darach Watson, astrofísico del Cosmic Dawn Center y coautor del estudio dijo:

“Para ser honesto, realmente estamos volviendo a la mesa de dibujo con esto”.

“Dada la naturaleza extrema de las condiciones físicas, mucho más extremas que una explosión nuclear, por ejemplo, con densidades mayores que un núcleo atómico, temperaturas de miles de millones de grados y campos magnéticos lo suficientemente fuertes como para distorsionar las formas de los átomos, bien puede haber física fundamental aquí que aún no entendemos”.

La kilonova se estudió utilizando el Very Large Telescope del Observatorio Europeo Austral con sede en Chile.

Las dos estrellas de neutrones comenzaron sus vidas como estrellas normales masivas en un sistema de dos estrellas llamado binario. Cada uno explotó y colapsó después de quedarse sin combustible, dejando atrás un núcleo pequeño y denso de unos 20 km de diámetro pero con más masa que el sol.

Muy gradualmente, se acercaron el uno al otro, orbitando a un ritmo rápido. Cada uno se estiró y separó en los últimos segundos antes de la fusión debido al poder del campo gravitatorio del otro. Sus partes internas chocaron a aproximadamente el 25% de la velocidad de la luz, creando los campos magnéticos más intensos del universo. La explosión desató la luminosidad de unos mil millones de soles durante unos días.

Los dos formaron brevemente una sola estrella de neutrones masiva que luego colapsó para formar un agujero negro, un objeto aún más denso con una gravedad tan feroz que ni siquiera la luz puede escapar.

Mientras tanto, las partes exteriores de las estrellas de neutrones se estiraron en largas serpentinas, con parte del material arrojado al espacio. Durante el proceso, las densidades y temperaturas eran tan intensas que se forjaron elementos pesados, como oro, platino, arsénico, uranio y yodo.

Los investigadores ofrecieron algunas hipótesis para explicar la forma esférica de la explosión, incluida la energía liberada por el enorme campo magnético de la estrella de neutrones de corta duración o el papel de las enigmáticas partículas llamadas neutrinos.

Sneppen dijo:

“Esto es fundamentalmente sorprendente y un desafío emocionante para cualquier teórico y simulador numérico”

“El juego comienza.”
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