Midiendo el Universo con Explosiones Destrozadoras de Estrellas | Resultados de la observación

Un equipo internacional de 23 investigadores dirigido por Maria Dainotti, profesora asistente en el Observatorio Astronómico Nacional de Japón (NAOJ), analizó datos de archivo de poderosas explosiones cósmicas de la muerte de estrellas y encontró una nueva forma de medir distancias en el Universo distante.

Midiendo el Universo con Explosiones Destrozadoras de Estrellas Figura 1

Figura 1: Imagen conceptual de esta investigación: uso de ráfagas de rayos gamma para determinar la distancia en el espacio. La imagen de alta resolución está aquí (3 MB) (Crédito: NAOJ)


Sin puntos de referencia en el espacio, es muy difícil tener una sensación de profundidad. Una técnica que usan los astrónomos es buscar “velas estándar”, objetos o eventos donde la física subyacente dicta que el brillo absoluto (lo que vería si estuviera justo al lado) es siempre el mismo. Al comparar este brillo absoluto calculado con el brillo aparente (lo que realmente se observa desde la Tierra), es posible determinar la distancia a la vela estándar y al extender otros objetos en la misma área. La falta de velas estándar lo suficientemente brillantes como para ser vistas a más de 11 mil millones de años luz de distancia ha dificultado la investigación del Universo a distancia. Los estallidos de rayos gamma (GRB), estallidos de radiación producidos por la muerte de estrellas masivas, son lo suficientemente brillantes, pero su brillo depende de las características de la explosión.

Aceptando el desafío de intentar usar estos eventos brillantes como velas estándar, el equipo analizó datos de archivo para las observaciones de luz visible de 500 GRB tomadas por telescopios líderes en el mundo como el Telescopio Subaru (propiedad y operado por NAOJ), RATIR (Grado 1 ), y satélites como el Observatorio Swift de Neil Gehrel. Al estudiar el patrón de la curva de luz de cómo el GRB se ilumina y se atenúa con el tiempo, el equipo identificó una clase de 179 GRB que tienen características comunes y probablemente han sido causados ​​por fenómenos similares. A partir de las características de las curvas de luz, el equipo pudo calcular un brillo y una distancia únicos para cada GRB que se puede utilizar como herramienta cosmológica.

Midiendo el Universo con Explosiones Destrozadoras de Estrellas Figura 2

Figura 2: Un ejemplo de una curva de luminosidad GRB. El equipo se centró en 179 GRB con una “meseta” en la que el brillo permanece casi constante después de un poco de atenuación desde el punto máximo de emisión. Examinaron la relación entre tres parámetros: la luminosidad máxima del GRB, la luminosidad al final de la meseta y la duración de la meseta. (Crédito: María Dainotti et al.)


Midiendo el Universo con Explosiones Destrozadoras de Estrellas Figura 3

Figura 3: Distribución de GRB cuando se representan en un espacio de parámetros tridimensional definido por “luminosidad máxima de GRB”, “luminosidad al final de la meseta” y “duración de la meseta”. El equipo mostró que 179 de los GRB examinados se distribuyen en un determinado plano. Usando las correlaciones tridimensionales, es posible calcular brillos únicos para estos GRB. (Crédito: María Dainotti et al.)


Estos hallazgos proporcionarán nuevos conocimientos sobre la mecánica detrás de esta clase de GRB y proporcionarán una nueva vela estándar para observar el Universo distante. El autor principal, Dainotti, había encontrado previamente un patrón similar en las observaciones de rayos X de los GRB, pero se ha revelado que las observaciones de luz visible son más precisas para determinar los parámetros cosmológicos.

Dianotti dice: “Las correlaciones tridimensionales ópticas son intrínsecas e independientes del sesgo de selección o la evolución del corrimiento al rojo. Por lo tanto, esta correlación nos permite identificar un mecanismo de emisión común, muy probablemente un magnetar, para esta clase de GRB que tienen rasgos peculiares. En el En el futuro, estos GRB se pueden usar como velas estándar cosmológicas, ya que proporcionarán una mayor precisión en la determinación de parámetros cosmológicos que los GRB en el plano fundamental de rayos X”.

Estos resultados aparecieron como Dainotti et al., “Las correlaciones ópticas bidimensionales y tridimensionales del plano fundamental para casi 180 resplandores posteriores de ráfagas de rayos gamma con Swift/UVOT, RATIR y el telescopio SUBARU“en la serie de suplementos de Astrophysical Journal el 21 de julio de 2022.

Video sobre los resultados de esta investigación. (Créditos: Kamil Kalinowski, Delina Levine, Sam Young, Maria Dainotti)


(Grado 1) Los profesores Prochaska y Ramirez-Ruiz (UCSC) contribuyeron al diseño, fabricación y puesta en marcha de la cámara infrarroja/óptica de reionización y transitorios (RATIR) en el telescopio de 1,5 m en el Observatorio San Pedro Mártir.

Acerca del Telescopio Subaru
El Telescopio Subaru es un gran telescopio óptico-infrarrojo operado por el Observatorio Astronómico Nacional de Japón, Institutos Nacionales de Ciencias Naturales con el apoyo del Proyecto MEXT para Promover Grandes Fronteras Científicas. Nos sentimos honrados y agradecidos por la oportunidad de observar el Universo desde Maunakea, que tiene un significado cultural, histórico y natural en Hawái.











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