Por primera vez, un equipo internacional de astrónomos ha observado un largo estallido de rayos gamma cerca del centro de una antigua galaxia. Esto es especial porque este tipo de estallidos de rayos gamma generalmente ocurren cuando las estrellas masivas colapsan o cuando las estrellas de neutrones giran durante mucho tiempo, y no existen tales estrellas en el centro de las galaxias antiguas. El equipo, dirigido por Andrew Levan (Universidad de Radboud), publicó sus hallazgos en astronomía natural.

El consenso general fue que los estallidos largos de rayos gamma de al menos unos segundos solo pueden ocurrir cuando una estrella muy pesada colapsa en una supernova al final de su vida. En 2022, se descubrió un segundo desencadenante potencial de estallidos largos de rayos gamma cuando dos estrellas grandes, que habían girado una hacia la otra durante toda su vida, se convirtieron al final en estrellas de neutrones y colisionaron en una kilonova. Sin embargo, en 2023, parece que los estallidos largos de rayos gamma pueden ocurrir de una tercera forma.

«Nuestros datos indican que este es un caso de dos estrellas de neutrones separadas que se fusionan. Así que no son estrellas de neutrones que han estado juntas toda su vida”, dice el investigador principal Andrew Levan (Universidad de Radboud). Sospechamos que las estrellas de neutrones fueron unidas por la gravedad. de las muchas estrellas circundantes en el centro de la galaxia».

El equipo de investigadores estudió las consecuencias de un estallido de rayos gamma observado por el Observatorio Neil Gehrels Swift el 19 de octubre de 2019. Lo hicieron utilizando el Telescopio Gemini Sur en Chile, el Telescopio Óptico Nórdico en la isla canaria de La Palma y el[{» attribute=»»>Hubble Space Telescope.

Their observations show that the burst was caused near the center of an ancient galaxy. This immediately provides two arguments pointing to the merging of two sources.

The first argument is that there are almost no heavy stars in ancient galaxies that could collapse into supernovae, because heavy stars typically occur in young galaxies. In addition, supernovae emit bright optical light, which was not observed in this case.

A second argument is that the center of galaxies are busy places. There are hundreds of thousands of normal stars, white dwarfs, neutron stars, black holes, and dust clouds all orbiting a supermassive black hole. Altogether, this represents over 10 million stars and objects crammed into a space of a few light-years across. “That is an area comparable to the distance between our sun and the next star,” Levan explains. “So the probability of a collision in the center of a galaxy is much higher than, say, at the outskirts, where we are.”

The researchers are still leaving room for alternative explanations. The prolonged gamma-ray burst could also result from the collision of compact objects other than neutron stars, for example, black holes or white dwarfs. In the future, the researchers hope to be able to observe long gamma-ray bursts at the same time as gravitational waves. This would help them to make more definitive statements about the origin of the radiation.

For more on this discovery:

Reference: “A long-duration gamma-ray burst of dynamical origin from the nucleus of an ancient galaxy” by Andrew J. Levan, Daniele B. Malesani, Benjamin P. Gompertz, Anya E. Nugent, Matt Nicholl, Samantha R. Oates, Daniel A. Perley, Jillian Rastinejad, Brian D. Metzger, Steve Schulze, Elizabeth R. Stanway, Anne Inkenhaag, Tayyaba Zafar, J. Feliciano Agüí Fernández, Ashley A. Chrimes, Kornpob Bhirombhakdi, Antonio de Ugarte Postigo, Wen-fai Fong, Andrew S. Fruchter, Giacomo Fragione, Johan P. U. Fynbo, Nicola Gaspari, Kasper E. Heintz, Jens Hjorth, Pall Jakobsson, Peter G. Jonker, Gavin P. Lamb, Ilya Mandel, Soheb Mandhai, Maria E. Ravasio, Jesper Sollerman and Nial R. Tanvir, 22 June 2023, Nature Astronomy.
DOI: 10.1038/s41550-023-01998-8