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Detectado un disco cicunestelar enorme en una estrella de neutrones

Esta ilustración es la recreación de una estrella de neutrones llamada RX J0806.4-4123, en esta se recrea un disco de polvo caliente enorme, de aproximadamente 30.000 millones de kilómetros. El disco no puede ser fotografiado directamente pero una forma de explicar los datos en infrarrojo obtenidos desde el telescopio espacial Hubble apunta a un disco circunestelar enorme. Hubble observó un chorro de luz en infrarrojo proveniente de la región que rodea la estrella de neutrones, solo explicable con la presencia de este anillo enorme, fruto del final de la estrella al explotar como supernova. 

estrella neutrones nasaCréditos: NASA, ESA y B. Posselt (Pennsylania State University) 

¿Qué es una estrella de neutrones?

Una estrella de neutrones es un remanente estelar resultante del colapso gravitacional de una estrella supergigante y masiva después de agotar el combustible nuclear en su núcleo y explotar como una supernova. Una estrella de neutrones típica tiene una masa entre 1,35 y 2,1 masas solares, con un radio muy pequeño, puede llegar a ser de 12 km.

CapturaLa fuerza gravitatoria de este cuerpo superdenso es tal que los electrones, cuya carga eléctrica es negativa, han terminado por incrustarse en los protones de los núcleos atómicos (que tienen cargas positivas), dando como resultado partículas eléctricamente neutras, los neutrones.

Por tanto podemos decir que una estrella de neutrones es un objeto muy compacto y degenerado compuesto por una mezcla de neutrones, protones y electrones, que se forma tras el colapso gravitacional del núcleo de Fe (hierro) de estrellas masivas que ha agotado todas sus etapas combustivas. La densidad de una estrella de neutrones es mayor que la de los núcleos atómicos, y concentra una masa superior a la del Sol en un diámetro de 10 a 30 km.

Podemos detectarlas por la enorme radiación que emiten en rayos x y rayos gamma, son lo que se denominan pulsares de rayos x, un pulsar es una estrella de neutrones que emite radiación muy intensa en tiempos cortos y regulares. Tienen un enorme campo magnético y unas velocidades de rotación de hasta 70000 km/s. Son unos auténticos monstruos estelares. Ahora Hubble observando en infrarrojo puede detectar los discos que rodean estas estrellas, siendo esta una nueva ventana a la observación indirecta de estrellas de neutrones.

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Descubiertas dos estrellas que orbitan entre sí en solo… 38 minutos!

Los astrofísicos que analizan los primeros datos de la misión (NICER), misión dedicada a mediciones de alta precisión de estrellas de neutrones: objetos que contienen materia ultradensa en el umbral del colapso en los agujeros negros, han encontrado dos estrellas que giran una alrededor de la otra cada 38 minutos. Una de las estrellas en el sistema, llamada IGR J17062-6143 es una estrella superdensa de giro rápido, lo que llamamos un púlsar (un púlsar es una estrella de neutrones que gira rápidamente). El descubrimiento otorga a este par estelar el período orbital más corto jamás conocido para este tipo de sistema binario.

Créditos vídeo: Goddard Space Flight Center de la NASA

 

Mientras giran, un púlsar superdenso extrae el gas de una enana blanca. Las dos estrellas están tan cerca que encajarían entre la Tierra y la Luna.

Captura

Con el tiempo, el material de la estrella donante se acumula en la superficie de la estrella de neutrones. Una vez que la presión de esta capa se acumula hasta el punto en que sus átomos se fusionan, se produce una reacción termonuclear impresionante, liberando la energía equivalente a 100 bombas nucleares de 15 megatones. Los rayos X de tales explosiones también pueden ser capturados por la misión NICER.

Para saber más:

Misión NICER

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Espectacular simulación del choque de dos estrellas de neutrones

Cuando dos estrellas de neutrones chocan las ondas gravitacionales resultantes del choque y la luz de la fusión de la explosión resultante viajan juntas por el espacio a la velocidad de la luz. Este espectacular choque y la radiación emitida se puede ver simulado en el siguiente vídeo del evento detectado el 17 de agosto de 2017 en la galaxia NGC 4993, objeto que se denomina GW170817.

Las ondas gravitacionales (arcos pálidos) desangran la energía orbital, haciendo que las estrellas se muevan más juntas y se fusionen. Cuando las estrellas chocan, algunos de sus restos se disparan en chorros de partículas que se mueven a casi la velocidad de la luz, produciendo una breve ráfaga de rayos gamma (color magenta). Además de los jets ultrarrápidos que alimentan los rayos gamma, la fusión también genera restos más lentos. Un flujo de salida impulsado por la acumulación en el remanente de fusión emite una luz ultravioleta que se desvanece rapidamente (color violeta). Una nube densa de restos muy calientes, despojada de las estrellas de neutrones justo antes de la colisión, produce luz visible e infrarroja (azul-blanco y rojo). El brillo ultravioleta, óptico y de infrarrojo cercano se denomina colectivamente kilonova. Esta animación representa fenómenos observados hasta nueve días después de GW170817. Créditos: NASA

Después de esa explosión inicial de rayos gamma, los restos de la explosión continuaron brillando, desvaneciéndose a medida que se expande. Los telescopios espaciales Swift, Hubble, Chandra y Spitzer, junto con una serie de observadores terrestres, se prepararon para ver este resplandor tras la explosión de luz ultravioleta, óptica, de rayos X y infrarroja detectada por LIGO-Virgo el 17 de agosto. Un evento sin duda que cambiará la historia de la astrofísica observacional.

Para saber más:

Detectadas luz y ondas gravitacionales por la fusión de dos estrellas de neutrones

¿Qué son las ondas gravitacionales?

Estrellas increíbles: estrellas de neutrones

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Detectadas luz y ondas gravitacionales por la fusión de dos estrellas de neutrones

Las ondas gravitacionales están acaparando con fervor y entusiasmo a la comunidad científica, después del premio nobel a la detección de estas ondas se ha producido una nueva observación, está aún más espectacular pues se han detectado las ondas gravitacionales y la luz en forma de estallido de rayos gamma del evento que las provocó, nada más y nada menos que la fusión de dos estrellas de neutrones, abriendo un nuevo camino en la astrofísica.

Lo importante de este evento es que no solo han sido detectadas por los detectores LIGO-Virgo, sino que también lo han sido por otros telescopios que han detectado la luz proveniente del fenómeno, esto abre un nuevo campo de observación y a da luz a muchos estallidos de rayos gamma que se han producido en los últimos años. El evento fue detectado en dirección a la constelación de  Hydra, el 17 de agosto de 2017, concretamente en la galaxia NGC 4993

Este vídeo nos lleva a la constelación de Hydra. Esta fue la dirección desde la cual las ondas gravitacionales fueron detectadas por LIGO-Virgo. La región azul muestra la gran área en la que se esperaba que se encontrara la fuente. Una vez identificada, muchos telescopios e instrumentos de ESO escudriñaron la región alrededor de la galaxia NGC 4993 a 130 millones de años luz, donde se detectó una fuente transitoria. Estos incluyen VISTA, el VST, el instrumento GROND en el telescopio MPG / ESO de 2,2 metros y VIMOS, así como otros instrumentos en el VLT. 

La fusión de dos estrellas de neutrones provoca un enorme estallido de rayos gamma, fenómeno de los más energéticos del Universo, con la consiguiente aparición de las ondas gravitacionales. Esta fusión se llama Kilonova y es la primera observada en la historia.

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Además se abre una nueva ventana de observación lo que se va a denominar astrofísica multi-mensajero. Incluso este fenomeno nos ayudará a conocer como se forman los elementos más pesados como por ejemplo el oro, y a medir también la expansión del Universo con mucha más precisión. Una nueva era de la astrofísica está comenzando.

Pero ¿Qué es una estrella de neutrones? es un tipo de remanente estelar resultante del colapso gravitacional de una estrella supergigante masiva después de agotar el combustible nuclear en su núcleo y explotar como una supernova . Una estrella de neutrones típica tiene una masa entre 1,35 y 2,1 masas solares, con un radio correspondiente aproximado de 12 km.CapturaLa fuerza gravitatoria de este cuerpo superdenso es tal que los electrones, cuya carga eléctrica es negativa, han terminado por incrustarse “contra natura” en los protones de los núcleos atómicos (que tienen cargas positivas), dando como resultado partículas eléctricamente neutras, los neutrones.

Y aun más preguntas ¿Qué son las Ondas gravitacionales?

Las Ondas gravitacionales fueron predichas por el físico Albert Einstein en 1916, como consecuencia de su teoría de la relatividad general. Las ondas gravitacionales son ondulaciones en el tejido del espacio – tiempo producidas por un cuerpo masivo acelerado, son acontecimientos muy violentos en el universo distante, por ejemplo, por la colisión de dos agujeros negros o por explosiones de supernovas .

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Ondulaciones en el espacio-tiempo generadas por las estrellas de órbitas muy rápidas (estrellas de neutrones, enanas blancas o agujeros negros). ver animación

En la teoría de Einstein de la relatividad general,la gravedad es tratada como un fenómeno resultante de la curvatura del espacio-tiempo. Esta curvatura es causada por la presencia de masa. Generalmente, cuanto más masa esté contenida dentro de un volumen determinado del espacio, mayor es la curvatura del espacio-tiempo en el límite de este volumen.  Como objetos con masa se mueven en el espacio-tiempo, la curvatura cambia para reflejar las distintas ubicaciones de esos objetos. En ciertas ocasiones, los objetos muy acelerados generan cambios en esta curvatura, que se propagan hacia el exterior a la velocidad de la luz en una forma de onda. Estos fenómenos de propagación son conocidos como ondas gravitacionales.

Es estudio de este fenómeno de la fusión de estrellas de neutrones tan espectacular y captado en todo el espectro electromagnético y en ondas se publicará en la revista Nature.

Para más información:

https://www.ligo.caltech.edu/

LIGO Detection of Colliding Neutron Stars Spawns Global Effort to Study the Rare Event

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