Primer 'latido' de una estrella de neutrones en un estallido cósmico

Una breve señal oculta en un estallido de rayos gamma GRB apunta al nacimiento de un "magnetar de milisegundos": una estrella de neutrones que gira rápidamente con un campo magnético ultrafuerte.

Una colaboración entre la HKU, la Universidad de Nanjing y el Instituto de Física de Altas Energías de la Academia China de Ciencias (CAS) detectó una oscilación breve pero altamente coherente en el GRB, denominado GRB 230307A, el 7 de marzo de 2023

Los hallazgos del equipo se publicaron recientemente en Nature Astronomy, marcando un hito en la astrofísica y proporcionando la evidencia más clara hasta la fecha de que los magnetares pueden impulsar algunas de las explosiones más luminosas del universo.

DESCIFRANDO EL "LATIDO DEL CORAZÓN"

Los estallidos de rayos gamma son las explosiones más brillantes conocidas, eclipsando brevemente todo el cielo de rayos gamma. Se desencadenan cuando estrellas compactas, como las estrellas de neutrones, colisionan y se fusionan, o cuando estrellas masivas colapsan, dejando remanentes exóticos. Durante décadas, los científicos han debatido si estos remanentes colapsan inmediatamente en agujeros negros o sobreviven como estrellas de neutrones altamente magnetizadas.

El GRB 230307A, detectado por los satélites GECAM (B y C) de China y el satélite Fermi (GBM) de la NASA, fue el segundo GRB más brillante jamás registrado. Las observaciones ópticas de seguimiento confirmaron que se originó a partir de una fusión de estrellas compactas. Sin embargo, su duración inusualmente larga, de un minuto, desafió las expectativas estándar, que predicen menos de dos segundos de emisión en tales eventos.

"Este evento nos brindó una oportunidad excepcional", declaró en un comunicado el profesor Bing Zhang, catedrático del Departamento de Física de la HKU y coautor del estudio. "Al descubrir su 'latido' oculto, finalmente podemos afirmar con certeza que algunos GRB no son alimentados por agujeros negros, sino por magnetares recién nacidos".

El equipo de investigación analizó más de 600.000 conjuntos de datos recopilados por los satélites GECAM, detectores de rayos gamma diseñados y lanzados por el Instituto de Física de Altas Energías (CAS) en Pekín. El análisis, dirigido por la Universidad de Nanjing, reveló una sorprendente oscilación cuasiperiódica (QPO) de 909 Hz con una duración de tan solo 160 milisegundos.

"Esta es la primera vez que la humanidad observa directamente una señal periódica de un magnetar de milisegundos dentro de un estallido de rayos gamma", declaró el estudiante de doctorado Run-Chao CHEN, de la Universidad de Nanjing, primer autor del artículo. "Es como escuchar el primer latido de una estrella recién nacida".

La detección se confirmó de forma independiente utilizando datos de GECAM-B, GECAM-C y el Monitor de Estallidos de Rayos Gamma Fermi de la NASA, lo que confirma su origen astrofísico.

El equipo planea buscar pulsaciones similares en otros GRB brillantes. Cada detección acercará a los astrónomos a comprender mejor la vida y la muerte de las estrellas compactas, el papel de los magnetares en la evolución cósmica y el origen de los fenómenos astrofísicos extremos.

"A medida que se activen observatorios espaciales más avanzados, esperamos descubrir más de estas señales fugaces", afirmó el profesor Zhang. "Cada una será un latido desde las profundidades del espacio, que nos contará la historia del misterioso universo en las condiciones más extremas imaginables".