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Los astrónomos han sido testigos de la colisión titánica entre dos estrellas de neutrones que resultó en el inicio del agujero indignado más pequeño quia pasado y forjó metales preciosos como oro, plata y cósmico.
La instantánea del equipo de esta violenta y poderosa colisión, que ocurrió a 130 millones de primaveras luz de nosotros en la galaxia NGC 4993, fue creada con una variedad de instrumentos, incluido el Telescopio Espacial Hubble. Con suerte, pintará una imagen del “pasado, presente y futuro” de las fusiones de estas densas estrellas muertas. Esto podría revelar los orígenes de principios más pesados que el hierro, que no pueden forjarse ni siquiera en las estrellas más masivas.
La colisión y fusión de las estrellas de neutrones da como resultado una poderosa golpe de luz señal “kilonova”. A medida que los restos de este evento se expanden casi a la velocidad de la luz, la kilonova ilumina sus alrededores con una luz tan brillante como cientos de millones de soles.
Un equipo de investigadores dirigido por científicos del Centro Cosmic DAWN del Instituto Neils Bohr llegó a esta nueva imagen de las fusiones de estrellas de neutrones cuando se propusieron investigar los misterios de las kilonovas.
“Ahora podemos ver el momento en el que los núcleos atómicos y los electrones se unen en el resplandor”, dijo en un comunicado el miembro del equipo Rasmus Damgaard, investigador del Centro Cosmic DAWN. Por primera vez, vemos la creación de átomos, podemos evaluar la temperatura de la materia y podemos ver la microfísica en esta remota golpe”.
“Es como embobar tres radiaciones cósmicas de fondo que nos rodean por todos lados, pero aquí podemos verlo todo desde fuera. Vemos antaño, durante y luego del momento del inicio de los átomos”.
El oro de tus joyas provino de los eventos más violentos del universo.
Las estrellas de neutrones nacen cuando estrellas al menos ocho veces más masivas que el Sol agotan su combustible para la fusión nuclear y ya no pueden sostenerse contra su propia recaída.
Las capas exteriores de estas estrellas son destruidas en explosiones de supernova, dejando un remanente culminante con una masa equivalente a entre 1 y 2 soles aplastado en un diámetro de cerca de de 12 millas (20 kilómetros).
El colapso del núcleo fuerza a los electrones y protones a unirse, creando un mar de partículas llamadas neutrones. Este material es tan denso que, si se trajera a la Tierra, un simple terrón de azúcar de materia de hado de neutrones pesaría mil millones de toneladas. Eso es más o menos lo mismo que meter 150.000.000 de elefantes en el mismo espacio que ocupa un terrón de azúcar.
Probablemente no sorprenda que esta materia extrema y exótica desempeñe un papel secreto en la creación de principios más pesados que el hierro.
Las estrellas de neutrones no siempre viven aisladas. Algunas de estas estrellas muertas ocupan sistemas binarios unido con una compañera. viviendo hado. En raras ocasiones, esta hado compañera incluso es lo suficientemente masiva como para crear una hado de neutrones, y no es “expulsada” por la golpe de supernova que crea la primera hado de neutrones.
El resultado es un sistema con dos estrellas de neutrones orbitando entre sí. Estos objetos son tan densos que, a medida que giran unos cerca de de otros, generan ondas en el espacio-tiempo (la estandarización cuatridimensional del espacio y el tiempo), llamadas ondas gravitacionales, que se propagan por el espacio y se llevan el momento angular.
A medida que el sistema pierde momento angular, la recorrido de las estrellas de neutrones se estrecha, lo que significa que las estrellas de neutrones se acercan unas a otras. Esto da como resultado ondas gravitacionales que se propagan cada vez más rápido, llevándose cada vez más momento angular.
Esta situación termina cuando las estrellas de neutrones están lo suficientemente cerca como para que su inmensa recaída se haga cargo y deslizamiento a estas estrellas muertas extremadamente densas para colisionar y fusionarse.
Esta colisión arroja materia rica en neutrones con temperaturas de muchos miles de millones de grados, miles de veces más calientes que el sol. Estas temperaturas son tan altas que son similares a las del universo que se infla rápidamente tan pronto como un segundo luego del Big Bang.
Las partículas expulsadas, como electrones y neutrones, bailan cerca de del cuerpo, nacidas de la colisión de estrellas de neutrones, que rápidamente colapsan para formar un agujero indignado en una niebla de plasma que se enfría durante los próximos días.
Los átomos en esta estrato de plasma que se enfría capturan rápidamente neutrones libres a través de lo que se fogata el proceso de captura rápida de neutrones (proceso r) y incluso atrapan electrones libres. Esto crea partículas muy pesadas pero inestables que se descomponen rápidamente. Esta desintegración libera la luz que los astrónomos ven como kilonovas, pero incluso crea principios más ligeros que aún son más pesados que el hierro, como el oro, la plata y el cósmico.
Este equipo vio el resplandor de las partículas que eran arrebatadas para forjar principios pesados como el estroncio y el itrio, y razonó que, sin duda, se crearon otros principios pesados luego de esta colisión de estrellas de neutrones.
“La materia se expande tan rápidamente y anhelo tamaño tan rápidamente, hasta el punto de que la luz tarda horas en atravesar la golpe”, dijo el miembro del equipo Kasper Heintz, investigador del Instituto Niels Bohr. “Por eso, con sólo observar el extremo remoto de la engaño de fuego, podemos ver más detrás en la historia de la golpe. Más cerca de nosotros, los electrones se han aprehendido a los núcleos atómicos, pero en el otro costado, en el costado más alejado de “En el agujero indignado recién nacido, el 'presente' sigue siendo sólo el futuro”.
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Los resultados del equipo no habrían sido posibles sin la colaboración de telescopios de todo el mundo y más allá.
“Esta golpe astrofísica se desarrolla dramáticamente hora tras hora, por lo que ningún telescopio puede seguir su historia completa. El ángulo de visión de cada telescopio respecto al evento está bloqueado por la rotación de la Tierra”, dijo el líder del equipo e investigador del Instituto Neils Bohr, Albert Sneppen. en el comunicado. “Pero combinando las mediciones existentes de Australia, Sudáfrica y el Telescopio Espacial Hubble, podemos seguir su mejora con gran detalle”.
El artículo del equipo fue publicado el miércoles (30 de octubre) en la revista Astronomy & Astrophysics.
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