Hallada la contraparte electromagnética de gw170817

Hallada la contraparte electromagnética de GW170817 Por:

Gustavo Eduardo Salgado Enríquez Astrofísico

Este lunes 16 de octubre a las 9:00 (hora de Quito), se dio a conocer una noticia que cambia radicalmente nuestra visión del universo. De forma conjunta el Observatorio Europeo Austral (ESO) en Münich y la Fundación Nacional para la Ciencia (NSF) en Washington, informaron que se pudo observar con telescopios en varias frecuencias y escuchar con ondas gravitacionales una misma fuente: la fusión de estrellas de neutrones situadas en una galaxia a tan solo 130 millones de años luz de nosotros, se ha logrado encontrar la contraparte electromagnética de la onda gravitacional GW170817.

Foto 1: Primera imagen óptica obtenida en el Observatorio Las Campanas

Créditos: Swope Supernova Survey 2017a (SSS17a) Carnegie Observatories La sucesión de hechos relativos a la detección de las ondas gravitacionales han sucedido uno a continuación de otro en muy poco tiempo. En febrero del 2016 se hizo el anuncio de la primera detección de ondas gravitacionales, luego dos detecciones más, hasta que el pasado 17 de agosto a las 8:41, el Observatorio de Ondas Gravitacionales LIGO en Estados Unidos y el de Virgo en Italia, detectaban una cuarta onda gravitatoria (GW170817) y dos segundos después el telescopio espacial Fermi de la NASA y el Integral de la Agencia Espacial Europea,

observaban al unísono un estallido de rayos gamma, el tipo de explosión más potente en el universo después del Big Bang. Estos observatorios determinaron el punto del cielo del que provenían las señales y lanzaron alertas internacionales: había que buscar una aguja entre 50 galaxias posibles. Ese mismo día setenta observatorios tanto en tierra como en el espacio, apuntaron a una zona pequeña del cielo en la constelación de Hidra. El Observatorio de Las Campanas en Chile, fue el primero en captar el evento en el óptico en la galaxia NGC 4993, luego el satélite de rayos X Chandra, más observatorios lo captaron en el infrarrojo y las grandes antenas en Hawaii y Nuevo México lo detectaron en forma de ondas de radio: “la Astronomía multi-mensajero había nacido”.

Foto 2: Observaciones realizadas por 70 Observatorios (en tierra y el espacio)

Créditos: ESO + NSF Las medidas de las ondas gravitacionales permitieron estimar la distancia de la fuente, su masa y acotar la zona en la que podría haber sucedido el evento. A diferencia de lo observado hasta ahora en agujeros negros, donde las ondas apenas duraban un par de segundos, en esta ocasión la onda duró 100 segundos,

era más sutil y parecía provenir de la fusión de dos estrellas de neutrones de entre 1,1 a 1,6 masas solares. Por primera vez se pudo obtener el espectro de la expulsión de elementos pesados al 20% de la velocidad de la luz, (mucho más rápido que durante una supernova). Este tipo de fenómeno era esperado observarse en esta década, pero no tan pronto y con esta intensidad, este tipo de eventos solo suceden en galaxias como la nuestra una vez cada 10.000 años, y resultaron ser más abundantes de lo esperado.

Este mismo día, el Astrophysical Journal Letters, la Physical Review Letters, Science y Nature, las revistas científicas más importantes del mundo y el sitio de pre prints Arxiv, publicaban una colección de 65 artículos en los que confirmaban las predicciones teóricas sobre la tasa de expansión del universo, el comportamiento de la materia a grandes densidades, la generación de átomos pesados, el origen de los estallidos rápidos de rayos gamma (GRBs) y sobre un tipo de explosión estelar conocido como “kilonova”, en el cual se fusionan dos estrellas de neutrones, generando inmensas cantidades de oro, platino, plomo, uranio y plutonio. Estos artículos están firmados por más de 3.500 científicos de varias nacionalidades y credos, ha reunido a físicos y astrónomos de todo el planeta y que darán lugar a decenas de publicaciones en las próximas semanas y meses, es un hito en la ciencia y en la forma de relacionarnos los humanos, un triunfo del trabajo en equipo.

Foto 3: Imagen artística de la fusión de dos estrellas de neutrones

Créditos: Astronomy Picture of the Day - 15 de octubre de 2017 (NASA) De hoy en adelante hay que cambiar los libros de ciencia, sabemos que los elementos ligeros del universo como el hidrógeno y el helio se produjeron tras el

Big Bang, sabemos también que los otros átomos se producían en la explosión de las supernovas, pero la abundancia de los elementos pesados era todo un misterio, ahora hemos encontrado el Santo Grial en Astronomía. Este es hasta ahora uno de los eventos astrofísicos más observados y más estudiados de la ciencia e inaugura una nueva era en la Astronomía que durante las próximas décadas nos develará aún más misterios del Universo. Esta rama de la Astronomía ha alcanzado la mayoría de edad y está dando pasos firmes, ya sus padres científicos han ganado el Nobel de Física este año.

El futuro es aún más prometedor, todo esto podría resolver algunas grandes incógnitas relacionadas con la materia y la energía oscuras. En cuestión de décadas, quizás la sensibilidad y los nuevos observatorios podrán incluso captar las ondas gravitacionales de fondo dejadas por el nacimiento del Big Bang. Quién sabe cómo esto transformará nuestra forma de pensar, el conocimiento, la vida diaria y las futuras tecnologías.

Referencias: GW170817: Observation of Gravitational Waves from a Binary Neutron Star Inspiral: https://arxiv.org/abs/1710.05832 2. Multi-messenger Observations of a Binary Neutron Star Merger: https://arxiv.org/abs/1710.05833 3. Gravitational Waves and Gamma-rays from a Binary Neutron Star Merger: GW170817 and GRB 170817A: https://arxiv.org/abs/1710.05834 4. A gravitational-wave standard siren measurement of the Hubble constant: https://arxiv.org/abs/1710.05835 5. Estimating the Contribution of Dynamical Ejecta in the Kilonova Associated with GW170817: https://arxiv.org/abs/1710.05836 6. GW170817: Implications for the Stochastic Gravitational-Wave Background from Compact Binary Coalescences: https://arxiv.org/abs/1710.05837 7. On the Progenitor of Binary Neutron Star Merger GW170817: https://arxiv.org/abs/1710.05838 8. Search for High-energy Neutrinos from Binary Neutron Star Merger GW170817 with ANTARES, IceCube, and the Pierre Auger Observatory: https://arxiv.org/abs/1710.05839 9. Fermi-LAT observations of the LIGO/Virgo event GW170817: https://arxiv.org/abs/1710.05450 10. An Ordinary Short Gamma-Ray Burst with Extraordinary Implications: Fermi-GBM Detection of GRB 170817A: https://arxiv.org/abs/1710.05446 11. The Electromagnetic Counterpart of the Binary Neutron Star Merger LIGO/Virgo GW170817.

I. Dark Energy Camera Discovery of the Optical Counterpart: https://arxiv.org/abs/1710.05459 12. The Electromagnetic Counterpart of the Binary Neutron Star Merger LIGO/VIRGO GW170817. II. UV, Optical, and Near-IR Light Curves and Comparison to Kilonova Models:https://arxiv.org/abs/1710.05840 1.

13. The Electromagnetic Counterpart of the Binary Neutron Star Merger LIGO/VIRGO

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33. Optical emission from a kilonova following a gravitational-wave-detected neutron-star

merger: https://arxiv.org/abs/1710.05843 34. Observations of the first electromagnetic counterpart to a gravitational wave source by 35.

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the TOROS collaboration: https://arxiv.org/abs/1710.05844 The Emergence of a Lanthanide-Rich Kilonova Following the Merger of Two Neutron Stars: https://arxiv.org/abs/1710.05455 How Many Kilonovae Can Be Found in Past, Present, and Future Survey Datasets?: https://arxiv.org/abs/1710.05845 Optical Observations of LIGO Source GW 170817 by the Antarctic Survey Telescopes at Dome A, Antarctica: https://arxiv.org/abs/1710.05462 Follow up of GW170817 and its electromagnetic counterpart by Australian-led observing programs: https://arxiv.org/abs/1710.05846 ALMA and GMRT constraints on the off-axis gamma-ray burst 170817A from the binary neutron star merger GW170817: https://arxiv.org/abs/1710.05847 J-GEM observations of an electromagnetic counterpart to the neutron star merger GW170817: https://arxiv.org/abs/1710.05848 The unpolarized macronova associated with the gravitational wave event GW170817: https://arxiv.org/abs/1710.05849 Kilonova from post-merger ejecta as an optical and near-infrared counterpart of GW170817: https://arxiv.org/abs/1710.05850 MASTER optical detection of the first LIGO/Virgo neutron stars merging GW170817: https://arxiv.org/abs/1710.05461 A peculiar low-luminosity short gamma-ray burst from a double neutron star merger progenitor: https://arxiv.org/abs/1710.05851 AGILE Observations of the Gravitational Wave Source GW 170817: Constraining Gamma-Ray Emission from a NS-NS Coalescence: https://arxiv.org/abs/1710.05460 The Diversity of Kilonova Emission in Short Gamma-Ray Bursts: https://arxiv.org/abs/1710.05442 The environment of the binary neutron star merger GW170817: https://arxiv.org/abs/1710.05444 The first direct double neutron star merger detection: implications for cosmic nucleosynthesis: https://arxiv.org/abs/1710.05445 A Deep Chandra X-ray Study of Neutron Star Coalescence GW170817: https://arxiv.org/abs/1710.05852 Afterglows and Macronovae Associated with Nearby Low-Luminosity Short-Duration Gamma-Ray Bursts: Application to GW170817/GRB170817A: https://arxiv.org/abs/1710.05910 GRB170817A associated with GW170817: multifrequency observations and modeling of prompt gamma-ray emission: https://arxiv.org/abs/1710.05448 INTEGRAL Detection of the First Prompt Gamma-Ray Signal Coincident with the Gravitational Wave Event GW170817: https://arxiv.org/abs/1710.05449 The Rapid Reddening and Featureless Optical Spectra of the optical counterpart of GW170817, AT 2017gfo, During the First Four Days: https://arxiv.org/abs/1710.05853 The discovery of the electromagnetic counterpart of GW170817: kilonova AT 2017gfo/DLT17ck: https://arxiv.org/abs/1710.05854

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2017gfo: the first electromagnetic counterpart of a gravitational wave transient – GW170817:https://arxiv.org/abs/1710.05855 56. The Distance to NGC 4993: The Host Galaxy of the Gravitational-wave Event GW170817: https://arxiv.org/abs/1710.05856 57. GRB 170817A as a jet counterpart to gravitational wave trigger GW 170817: https://arxiv.org/abs/1710.05857 58. Spectroscopic identification of r-process nucleosynthesis in a double neutron star merger: https://arxiv.org/abs/1710.05858 59. Jet-driven and jet-less fireballs from compact binary mergers: https://arxiv.org/abs/1710.05859 60. Multimessenger tests of the weak equivalence principle from GW170817 and its electromagnetic counterparts: https://arxiv.org/abs/1710.05860 61. Distance and properties of NGC 4993 as the host galaxy of a gravitational wave source, GW170817: https://arxiv.org/abs/1710.05861 62. TeV gamma-ray observations of the binary neutron star merger GW170817 with H.E.S.S: https://arxiv.org/abs/1710.05862 63. Lanthanides or dust in kilonovae: lessons learned from GW170817: https://arxiv.org/abs/1710.05863 64. An empirical limit on the kilonova rate from the DLT40 one day cadence Supernova Survey: https://arxiv.org/abs/1710.05864 65. Subaru Hyper Suprime-Cam Survey for An Optical Counterpart of GW170817: https://arxiv.org/abs/1710.05865