– MADRID, 31 Ago (EUROPA PRESS)
Se ha propuesto un chorro de larga duración como posible explicación del estallido de rayos gamma increíblemente brillante y sin precedentes registrado en 2022.
Este evento proporcionó nuevas pruebas observacionales de que los estallidos de rayos gamma de larga duración (GRBs) podrían ser el resultado de la fusión de una estrella de neutrones con otro objeto compacto (ya sea otra estrella de neutrones o un agujero negro).
Tras desarrollar las primeras simulaciones numéricas para seguir la evolución de los chorros en las fusiones de agujeros negros y estrellas de neutrones, los astrofísicos de la Universidad Northwestern descubrieron que los agujeros negros posteriores a la fusión pueden lanzar chorros de materia desde las estrellas de neutrones devoradas.
Lo importante, sin embargo, es la masa del violento vórtice de gas (el disco de acreción) que rodea al agujero negro y la fuerza del campo magnético del disco.
En el caso de los discos masivos, si el campo magnético es fuerte, el agujero negro lanza un chorro de corta duración, mucho más brillante de lo que se ve en las observaciones. Sin embargo, cuando el campo magnético del disco masivo es más débil, el agujero negro lanza un chorro con el mismo brillo y mayor duración que el misterioso GRB detectado en 2021 y del que se informó en 2022 (llamado GRB 211211A).
El nuevo descubrimiento, publicado en la revista Astrophysical Journal, no sólo ayuda a explicar el origen del GRB de larga duración, sino que también permite comprender mejor la naturaleza y la física de los agujeros negros, sus campos magnéticos y sus discos de acreción.
Nadie más ha desarrollado cálculos numéricos y simulaciones que permitan rastrear de forma coherente la fusión de cuerpos compactos hasta la formación de chorros y su evolución a gran escala. La motivación de nuestra investigación era hacer esto por primera vez. Y lo que encontramos concuerda con las observaciones del GRB 211211A”.
“Las fusiones de estrellas de neutrones son fascinantes fenómenos multimensajero que producen ondas gravitacionales y electromagnéticas”. Danat Issa, de la Universidad Northwestern, que colaboró con Gottlieb, dijo en un comunicado.
“Sin embargo, simular este tipo de fenómenos es un reto debido a la gran distancia entre las escalas espaciales y temporales y a la diversidad de la física que opera a estas escalas. Por primera vez, hemos logrado modelizar exhaustivamente todo el proceso de fusión en estrellas de neutrones”.
Cuando los astrónomos detectaron por primera vez el GRB 211211A en diciembre de 2021, supusieron inicialmente que este evento de 50 segundos de duración estaba causado por el colapso de una estrella masiva. Sin embargo, al estudiar la larga emisión tardía del GRB, conocida como afterglow, descubrieron indicios de kilonovas. Los kilonovas son fenómenos poco frecuentes que sólo se producen tras la fusión de una estrella de neutrones con otro objeto compacto.
El descubrimiento (publicado en Nature en diciembre de 2022) echa por tierra la creencia, aceptada durante mucho tiempo, de que sólo las supernovas pueden producir GRB largos.
‘GRB 211211A ha reavivado el interés por el origen de GRBs de larga duración que no están asociados a estrellas masivas, sino que probablemente se originan a partir de fusiones de estrellas binarias compactas.
‘GRB211211A ha reavivado el interés por el origen de los GRB de larga duración que no están relacionados con estrellas masivas, sino que probablemente se deban a la fusión de estrellas binarias compactas’, afirma Gottlieb. Para comprender mejor lo que ocurre durante la fusión de estrellas binarias compactas, Gottlieb, Issa y sus colaboradores intentaron simular todo el proceso, desde antes de la fusión hasta el final del evento GRB, cuando se detiene el chorro generador del GRB. Como se trata de una tarea muy costosa desde el punto de vista informático, nunca antes se había modelizado el escenario completo. Gottlieb e Issa superaron este reto dividiendo el escenario en dos simulaciones.
Primero se simuló la fase previa a la fusión. A continuación, los resultados de la primera simulación se incorporaron a la simulación posterior a la fusión.
Esta reasignación no fue tan fácil como parecía, debido a las diferencias espacio-temporales entre las dos simulaciones, pero Dannatt lo consiguió”, explica Chekhovskoy.
Al encadenar las dos simulaciones, pudimos reducir considerablemente los costes de cálculo”. Como hay dos objetos, la física es muy compleja en la fase previa a la fusión. Tras la fusión, es mucho más sencilla porque sólo hay un agujero negro”.
