Rapido follow-up del bagliore ottico di uno dei lampi di raggi gamma corti confermati più distanti (SGRB), pensato per essere la fusione di due stelle di neutroni, sta gettando nuova luce su questi oggetti enigmatici. Le osservazioni, realizzato dall'Osservatorio internazionale dei Gemelli, un programma del NOIRLab di NSF, confermò la distanza dell'oggetto e lo collocò esattamente nell'epoca del mezzogiorno cosmico, quando l'Universo era nella sua "adolescenza" e formava rapidamente stelle. La comparsa di un SGRB così presto nella storia dell'Universo potrebbe alterare le teorie sulla loro origine, in particolare quanto tempo impiegano due stelle di neutroni a fondersi per produrre questi potenti eventi. Gli SGRB precisamente localizzati sono rari, in genere vengono rilevati solo 7-8 all'anno, e questo è l'SGRB ad alta confidenza più distante con un rilevamento ottico di bagliore residuo.

I ricercatori hanno utilizzato il telescopio Gemini North da 8,1 metri per misurare il bagliore ottico di uno dei lampi di raggi gamma corti (SGRB) più distanti mai studiati. Pensato per il risultato della fusione di due stelle di neutroni, Gli SGRB sono eventi catastrofici quasi insondabili in termini di proprietà di base, emettendo enormi quantità di energia in circa un secondo. Osservazioni dei Gemelli di un nuovo, Il distante SGRB ora suggerisce che questo processo potrebbe verificarsi in modo sorprendentemente rapido per alcuni sistemi, con sistemi di stelle binarie massicce che sopravvivono alle esplosioni di supernova per diventare binarie di stelle di neutroni, e i binari si uniscono poi a spirale in meno di un miliardo di anni per creare un SGRB. La ricerca sarà pubblicata in he Lettere per riviste astrofisiche .

Questo oggetto, chiamato GRB181123B perché è stato il secondo burst scoperto il 23 novembre 2018 - la notte del Ringraziamento - è stato inizialmente rilevato dall'Osservatorio Neil Gehrels Swift della NASA. Quando l'avviso di un evento dal satellite Swift è stato trasmesso in tutto il mondo, diversi telescopi hanno puntato la loro vista su di esso. Entro poche ore, un team della Northwestern University ha utilizzato il Gemini Multi-Object Spectrograph (GMOS), che è anche un imager, sul telescopio Gemini North su Maunakea alle Hawaii per registrare il debole bagliore residuo dell'oggetto.

"Abbiamo sfruttato le capacità uniche di risposta rapida e la squisita sensibilità di Gemini North e del suo imager GMOS per ottenere osservazioni approfondite dell'esplosione poche ore dopo la sua scoperta, " ha affermato Kerry Paterson del Center for Interdisciplinary Exploration and Research in Astrophysics (CIERA) presso la Northwestern University, NOI., che ha guidato il gruppo di ricerca. "Le immagini dei Gemelli erano molto nitide, e ci ha permesso di individuare la posizione in una galassia specifica."

"Questo è un meraviglioso esempio di astronomia nel dominio del tempo, comportare un follow-up estremamente rapido di un evento in rapida evoluzione, " ha affermato Hans Krimm della US National Science Foundation. "La rapida risposta dei Gemelli è stata fondamentale per cogliere rapidamente questo evento, e i dati ottici e infrarossi aumentano l'eccitazione dell'astronomia multi-messaggero, dove le osservazioni della luce, onde gravitazionali, neutrini e raggi cosmici si uniscono per raccontare una storia avvincente."

Insieme alle osservazioni Gemini, il team ha effettuato osservazioni di follow-up utilizzando l'Osservatorio W.M. Keck alle Hawaii e il Multi-Mirror Telescope (MMT), situato presso l'Osservatorio Fred Lawrence Whipple sul Monte Hopkins in Arizona. I ricercatori hanno quindi utilizzato la telecamera a infrarossi e lo spettrografo Gemini South, FENICOTTERI-2, in Cile per ottenere uno spettro della galassia ospite per definire la distanza dell'SGRB. L'oggetto è stato trovato a circa 10 miliardi di anni luce di distanza, rendendolo il secondo SGRB confermato più distante, e il più distante SGRB ad alta confidenza con un rilevamento ottico di bagliore residuo. Rispetto ai rilevamenti di onde gravitazionali dalla fusione di stelle di neutroni nell'Universo molto vicino, Gli SGRB sono analoghi distanti.

"L'identificazione di alcuni modelli nello spettro, insieme ai colori della galassia dei tre osservatori, ci ha permesso di limitare con precisione la distanza e consolidarlo come uno degli SGRB più distanti fino ad oggi in 16 anni di operazioni Swift, " ha detto Paterson.

Era essenziale un rapido follow-up della scoperta del burst da parte di Swift. Molti SGRB non possono essere osservati con un telescopio in tempo per catturare la luce ottica. La luce del bagliore svanisce rapidamente e può richiedere un tempo corrispondentemente lungo per un grande, telescopio sensibile per interrompere il suo normale piano di osservazione e spostarsi sul nuovo obiettivo per iniziare le sue osservazioni di follow-up.

Una volta effettuata la rilevazione ottica dell'SGRB con Gemini, e la sua galassia ospite è stata identificata, il team è stato in grado di determinare le proprietà chiave della popolazione stellare madre all'interno della galassia che ha prodotto l'SGRB.

"L'esecuzione di "analisi forense" per comprendere l'ambiente locale degli SGRB e l'aspetto delle loro galassie domestiche può dirci molto sulla fisica sottostante di questi sistemi, come come si formano i progenitori SGRB e quanto tempo impiegano per fondersi, " ha affermato Wen-fai Fong della Northwestern University e coautore dello studio. "Di certo non ci aspettavamo di scoprire un SGRB estremamente distante, poiché sono molto rari e deboli, ma siamo rimasti piacevolmente sorpresi! Questo ci motiva ad andare dietro a tutto quello che possiamo".

La maggior parte dei 43 SGRB ad alta confidenza utilizzati nello studio a cui sono state misurate le distanze fino ad oggi è stata trovata più vicino a casa. Gli SGRB a distanza offrono un modo unico per studiare gli stessi tipi di eventi quando l'Universo era molto più giovane, un periodo intenso nell'Universo in cui le stelle si stavano formando rapidamente e le galassie crescevano rapidamente. L'aggiunta di un altro SGRB molto distante alla popolazione potrebbe cambiare la comprensione di questi eventi da parte degli astronomi, in particolare, quanto tempo impiegano due stelle di neutroni a fondersi, e il tasso di fusione di stelle di neutroni durante questa epoca della storia dell'Universo. "Trovare un SGRB così presto nella storia dell'Universo suggerisce che almeno alcune coppie di stelle di neutroni potrebbero aver bisogno di unirsi in tempi relativamente brevi, "Secondo Fong.

"Con le adeguate risorse telescopiche e strutture di follow-up dedicate, come l'Osservatorio Gemelli, possiamo aprire una nuova era di scoperte di SGRB lontani, motivare ulteriori studi di follow-up di eventi passati e un follow-up altrettanto intenso di quelli futuri, " ha detto Paterson.