Los astrónomos han utilizado el Observatorio de rayos X Chandra de la NASA para realizar la primera detección de rayos X de una fuente de onda gravitacional. Chandra fue uno de los múltiples observatorios para detectar las secuelas de este evento de onda gravitacional, el primero en producir una señal electromagnética de cualquier tipo. Este descubrimiento representa el comienzo de una nueva era en la astrofísica.
La fuente de onda gravitacional, GW170817, se detectó con el Observatorio Gravitacional de ondas interferidor láser avanzado (LIGO) a las 8:41 a.m. EDT del jueves 17 de agosto de 2017. Dos segundos después, el Monitor de ráfagas de rayos gamma (GBM) Fermi de la NASA detectó un débil Pulso de rayos gamma. Más tarde esa mañana, los científicos de LIGO anunciaron que GW170817 tenía las características de una fusión de dos estrellas de neutrones.
Durante la noche del 17 de agosto, varios equipos de astrónomos que usaban telescopios terrestres informaron sobre la detección de una nueva fuente de luz óptica e infrarroja en la galaxia NGC 4993, una galaxia ubicada a unos 130 millones de años luz de la Tierra. La posición de la nueva fuente óptica e infrarroja estuvo de acuerdo con la posición de las fuentes de onda Fermi y gravitacional. Este último se refinó combinando información de LIGO y su contraparte europea, Virgo.
Durante las siguientes dos semanas, Chandra observó NGC 4993 y la fuente GW170817 cuatro veces por separado. En la primera observación del 19 de agosto (investigador principal: Wen-fai Fong de la Universidad Northwestern en Evanston, Illinois), no se detectaron radiografías en la ubicación de GW170817. Esta observación se obtuvo notablemente rápido, solo 2.3 días después de que se detectó la fuente gravitacional.
El 26 de agosto, Chandra observó GW170817 nuevamente y esta vez, se vieron rayos X por primera vez (PI: Eleonora Troja del Centro de Vuelo Espacial Goddard en Greenbelt, MD, y la Universidad de Maryland, College Park). Esta nueva fuente de rayos X se ubicó en la posición exacta de la fuente óptica e infrarroja.
“Esta detección de Chandra es muy importante porque es la primera evidencia de que las fuentes de ondas gravitacionales son también fuentes de emisión de rayos X”, dijo Troja. “Esta detección nos está enseñando una gran cantidad de información sobre la colisión y su remanente. Nos ayuda a darnos una confirmación importante de que los estallidos de rayos gamma se emiten en chorros estrechos “.
El gráfico adjunto muestra tanto la no detección de Chandra como el límite superior de los rayos X de GW170817 del 19 de agosto y la posterior detección el 26 de agosto en los dos lados del recuadro de inserción. El panel principal del gráfico es la imagen del Telescopio Espacial Hubble de NGC 4993, que incluye datos tomados el 22 de agosto. La fuente óptica variable correspondiente a GW170817 se encuentra en el centro del círculo en la imagen de Hubble.
Chandra observó nuevamente GW170817 el 1 de septiembre (PI Eleonora Troja) y el 2 de septiembre (PI: Daryl Haggard de la Universidad McGill en Montreal, Canadá), cuando la fuente parecía tener aproximadamente el mismo nivel de brillo de rayos X que la observación del 26 de agosto.
Las propiedades del brillo de rayos X de la fuente con el tiempo coinciden con las predichas por los modelos teóricos de una corta ráfaga de rayos gamma (GRB). Durante tal evento, una ráfaga de rayos X y rayos gamma es generada por un chorro estrecho, o haz, de partículas de alta energía producidas por la fusión de dos estrellas de neutrones. La no detección inicial por Chandra seguida de las detecciones muestra que la emisión de rayos X de GW170817 es consistente con el resplandor de un GRB visto “fuera del eje”, es decir, con el chorro no apuntando directamente hacia la Tierra. Esta es la primera vez que los astrónomos han detectado un GRB corto fuera del eje.
“Después de pensarlo un poco, nos dimos cuenta de que la no detección inicial de Chandra se corresponde perfectamente con lo que esperamos”, dijo Fong. “El hecho de que no hayamos visto nada al principio nos proporciona un buen manejo de la orientación y la geometría del sistema”.