Este agujero negro recién nacido eructó un destello de rayos gamma fugaz pero asombrosamente intenso conocido como estallido de rayos gamma (GRB) hacia la Tierra, donde fue detectado por el Observatorio Swil Neil Gehrels de la NASA el 19 de diciembre de 2016.
Mientras que los rayos gamma de la explosión desaparecieron de la vista unos escasos siete segundos más tarde, las longitudes de onda de luz más largas de la explosión, incluidos los rayos X, la luz visible y la radio, continuaron brillando durante semanas. Esto permitió a los astrónomos estudiar las secuelas de este evento fantásticamente energético, conocido como GRB 161219B, con muchos observatorios terrestres, incluido el Very Large Array de la National Science Foundation.
Las capacidades únicas de Atacama Large Millimeter / Submillimeter Array (ALMA), sin embargo, permitieron a un equipo de astrónomos realizar un estudio extenso de esta explosión en longitudes de onda milimétricas, obteniendo nuevos conocimientos sobre este particular GRB y el tamaño y la composición de sus potentes jets. .
"Desde que ALMA ve en luz de longitud de onda milimétrica, que transporta información sobre cómo los chorros interactúan con el polvo y el gas circundante, es una poderosa sonda de estas violentas explosiones cósmicas", dijo Tanmoy Laskar, astrónomo de la Universidad de California, Berkeley. , y un Jansky Postdoctoral Fellow del Observatorio Nacional de Radioastronomía. Laskar es el autor principal del estudio, que aparece en el Astrophysical Journal.
Estas observaciones permitieron a los astrónomos producir la primera película de lapso de tiempo de ALMA de una explosión cósmica, que reveló una onda de choque inversa sorprendentemente duradera de la explosión que hacía eco a través de los reactores. "Con nuestra comprensión actual de los GRB, normalmente esperaríamos que el choque inverso dure solo unos pocos segundos. Este duró una buena parte de un día completo", dijo Laskar.
Se produce un choque inverso cuando el material desprendido de un GRB por sus chorros corre hacia el gas circundante. Este encuentro ralentiza el material que escapa, enviando una onda de choque hacia abajo del avión.
Como se espera que los jets no duren más de unos pocos segundos, un choque inverso debería ser un evento igualmente efímero. Pero ese parece no ser el caso.
"Durante décadas, los astrónomos pensaron que este choque inverso produciría un destello brillante de luz visible, que hasta ahora ha sido muy difícil de encontrar a pesar de las búsquedas cuidadosas. Nuestras observaciones ALMA muestran que pudimos haber estado buscando en el lugar equivocado, y que las observaciones milimétricas son nuestra mejor esperanza para atrapar estos fuegos artificiales cósmicos ", dijo Carole Mundell de la Universidad de Bath y coautora del estudio.
En cambio, la luz del choque inverso brilla más intensamente en las longitudes de onda milimétricas en escalas de tiempo de aproximadamente un día, lo cual es más probable por qué ha sido tan difícil de detectar previamente. Mientras que la primera luz milimétrica fue creada por el choque inverso, los rayos X y la luz visible provenían del choque de onda expansiva que se adelantaba al chorro.
"Lo que fue único de este evento", añade Laskar, "es que a medida que el choque inverso ingresaba al chorro, transfería lenta pero continuamente la energía del chorro a la onda expansiva que se movía hacia adelante, causando que los rayos X y la luz visible se desvanecieran mucho más lento de lo esperado. Los astrónomos siempre han desconcertado de dónde viene esta energía extra en la onda expansiva. Gracias a ALMA, sabemos que esta energía - hasta 85 por ciento del total en el caso de GRB 161219B - está oculta en movimiento lento material dentro del propio jet ".
La brillante emisión de choque inverso se desvaneció en una semana. La onda expansiva luego brilló en la banda milimétrica, lo que le dio a ALMA la oportunidad de estudiar la geometría del jet.
La luz visible de la onda expansiva en este momento crítico, cuando el flujo de salida se ha reducido lo suficiente para que todo el jet se vuelva visible en la Tierra, fue eclipsada por la supernova emergente de la estrella explotada. Pero las observaciones de ALMA, sin la carga de la luz de supernova, permitieron a los astrónomos restringir el ángulo de apertura del flujo de salida del chorro a aproximadamente 13 grados.
Comprender la forma y la duración de la salida de la estrella es esencial para determinar la verdadera energía de la explosión. En este caso, los astrónomos encuentran que los chorros contienen tanta energía como nuestro Sol pone en mil millones de años.
El VLA, que observa a longitudes de onda más largas, continuó observando la emisión de radio del choque inverso después de que se desvaneció de la vista de ALMA.
Esta es solo la cuarta explosión de rayos gamma con una detección convincente y multifrecuencia de un shock inverso, anotaron los investigadores. El material alrededor de la estrella colapsable era aproximadamente 3.000 veces menos denso que la densidad promedio de gas en nuestra galaxia, y estas nuevas observaciones ALMA sugieren que tales ambientes de baja densidad son esenciales para producir emisión de choque inverso, lo que puede explicar por qué tales firmas son raro.
"Nuestras observaciones de respuesta rápida resaltan el papel clave que ALMA puede desempeñar en el seguimiento de los transitorios, revelando la fuente de energía que los impulsa y usándolos para mapear la física del universo hasta el amanecer de las primeras estrellas", concluye Laskar. "En particular, nuestro estudio demuestra que la excelente sensibilidad de ALMA y las nuevas capacidades de respuesta rápida lo convierten en la única instalación que puede detectar choques inversos de forma rutinaria, lo que nos permite investigar la naturaleza de los chorros relativistas en estos transitorios energéticos y los motores que lanzan y alimentalos."http://spaceref.com/astronomy/enduring-radio-rebound-powered-by-jets-from-gamma-ray-burst.html
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