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Kilonovas: Las estrellas de neutrones en colisión producen telurio
El Telescopio Espacial James Webb (JWST) y otros telescopios espaciales fueron los primeros en detectar el elemento telurio en el resplandor de una larga explosión de rayos gamma.
Pequeño pero poderoso: el tenue punto rojo en el círculo es el resplandor de una kilonova.
El 7 de marzo de 2023, el telescopio de rayos gamma Fermi de la NASA observó una explosión, la segunda más brillante vista hasta la fecha. GRB 230307A duró 200 segundos, lo que lo convierte en parte de la clase de explosiones largas de rayos gamma. Poco tiempo después se examinó el resplandor de esta erupción con telescopios espaciales y terrestres. Estas observaciones tuvieron que realizarse rápidamente porque el resplandor se desvaneció rápidamente.
El estallido de rayos gamma probablemente fue el resultado de una colisión entre dos estrellas de neutrones, que desencadenó la llamada kilonova. Durante estos eventos, las dos estrellas de neutrones se fusionan, expulsando parte de su material al espacio circundante. En estas masas expulsadas, donde prevalecen presiones y temperaturas extremas, también se forman elementos químicos cuyas masas atómicas son muy superiores a las del hierro. Para su formación se necesita energía, que es generada por la kilonova.
El estudio de GRB 230307A se llevó a cabo en el rango de rayos gamma y X de alta energía, luz visible, infrarrojos y ondas de radio. Como mostraron las mediciones, el resplandor infrarrojo era débil y se desvanecía rápidamente. El espectro se volvió cada vez más rojo, desplazándose hacia una radiación de menor energía. La nube de gas creada por la kilonova se expandió rápidamente y se enfrió considerablemente.
Cuando el JWST apuntó a la nube de kilonova, ya no fue posible observarla desde el suelo. Los instrumentos NIRCam y NIRSpec registraron espectros detallados de la fuente infrarroja en la escena. Hay líneas amplias en el espectro que muestran que el gas se difunde a alta velocidad. Se pudo identificar una de las líneas. Proviene del telurio (Te), un elemento muy raro en la Tierra.
Además, los datos del JWST nos permitieron identificar el origen de la estrella de neutrones binaria: es la galaxia espiral en el centro de la imagen. La estrella doble originalmente estaba formada por dos estrellas masivas de la secuencia principal, de las cuales la más masiva se desarrolló más rápidamente hasta convertirse en una gigante roja y explotó como una supernova. El antiguo núcleo estelar colapsó formando una estrella de neutrones. Posteriormente, la estrella de masa ligeramente menor corrió la misma suerte.
Debido al impulso de las explosiones de supernova, el sistema estelar binario fue expulsado de la isla del mundo y se movió a gran velocidad a través del espacio intergaláctico. Viajó unos 120.000 años luz, aproximadamente el diámetro de nuestro sistema de la Vía Láctea. Emitiendo ondas gravitacionales, las dos estrellas de neutrones se acercaron cada vez más hasta que, después de miles de millones de años, se fusionaron en una kilonova, produciendo otro espectáculo de fuegos artificiales de corta duración.
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