El Instituto de Astrofísica de Andalucía participa en un estudio que confirma oro y platino en una colisión estelar

Científicos del Instituto de Astrofísica de Andalucía, dependiente del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (IAA-CSIC), han participado en un hallazgo, difundido ahora, por el que, en los datos de una explosión de rayos gamma de 2016, se detectó una firma que coincide con la explosión productora de oro y platino observada en luz y ondas gravitatorias un año después.

Según ha informado el IAA-CSIC en una nota de prensa, se ha confirmado así que los elementos pesados se producen en las kilonovas, estallidos que resultan de la fusión de dos objetos muy compactos, como estrellas de neutrones o agujeros negros.

El 17 de agosto de 2017 se anunciaba la primera observación de un evento cósmico en luz y en ondas gravitatorias: la fusión de dos estrellas de neutrones inauguraba una nueva era en la observación del universo y, además, proporcionaba la primera evidencia de que los elementos pesados, como el oro, el platino o el uranio, se producen en estos fenómenos.

Ahora, un equipo internacional de astrónomos, con participación del IAA-CSIC, ha difundido el hallazgo de un evento similar en 2016 que había pasado desapercibido.

Las estrellas de neutrones son objetos muy compactos y de rápida rotación que surgen cuando una estrella muy masiva expulsa su envoltura en una explosión de supernova.

Las predicciones indicaban que una fusión de estrellas de neutrones produciría un estallido corto de rayos gamma (GRB), ondas gravitatorias y una kilonova, un fenómeno similar a las supernovas pero cuya energía procede en parte del decaimiento de especies radiactivas y que produce grandes cantidades de elementos pesados. De hecho, se cree que la mayor parte del oro y el platino en la Tierra se formaron como resultado de antiguas kilonovas.

A partir de los datos del evento de 2017, detectado por primera vez por el instrumento LIGO, los astrónomos comenzaron a ajustar sus suposiciones sobre cómo debería aparecer una kilonova ante un observador terrestre. Un equipo dirigido por Eleonora Troja, de la Universidad de Maryland (Estados Unidos), reexaminó los datos de un estallido de rayos gamma detectado en agosto de 2016 y halló evidencias de una kilonova que pasó desapercibida durante las observaciones iniciales.

Los datos del evento LIGO de 2017 abrieron nuevas perspectivas. "Observamos nuestros datos antiguos con nuevos ojos y nos dimos cuenta de que habíamos capturado una kilonova en 2016. Era una combinación casi perfecta: los datos infrarrojos para ambos eventos tienen luminosidades similares y exactamente la misma escala de tiempo", ha afirmado Troja.

Las similitudes entre los dos eventos sugieren que la kilonova de 2016 también resultó de la fusión de dos estrellas de neutrones. Las kilonovas también pueden ser el resultado de la fusión de un agujero negro y una estrella de neutrones, pero se desconoce si tal evento produciría una firma diferente en las observaciones de rayos X, infrarrojos, radio y luz óptica.

"Aunque la información recopilada del evento de 2016 no contiene tantos detalles como la del evento LIGO, su detección temprana con el Gran Telescopio Canarias en el óptico nos permitió observarla prácticamente desde los primeros minutos, lo que aportó ideas nuevas sobre las etapas iniciales de una kilonova", ha señalado Alberto J. Castro-Tirado, investigador del IAA-CSIC que participa en el hallazgo como segundo autor de la publicación y que coordinó las observaciones del evento realizadas durante varias semanas con el Gran Telescopio Canarias (GTC).

Por ejemplo, el equipo observó por primera vez el nuevo objeto que quedó después de la colisión, que no fue detectada en ondas gravitacionales al no estar operativo aún el detector LIGO de ondas gravitacionales en 2016. El remanente de esta colisión podría ser una estrella de neutrones hipermasiva altamente magnetizada conocida como magnetar, que sobrevivió a la colisión y luego se derrumbó en un agujero negro.