Sirenas cósmicas: cómo los estallidos de rayos gamma revelan fusiones de estrellas exprés
Dos núcleos de estrellas de neutrones colisionan y el espacio a su alrededor tiembla como la superficie de un estanque cuando se lanza una piedra. Esa vibración es captada por los enormes detectores de ondas gravitacionales. Y si la colisión expulsa un estrecho haz de rayos gamma, los telescopios espaciales lo registran como un estallido corto de rayos gamma.
Ambas señales hablan del mismo evento, pero no siempre coinciden en número. Los datos más recientes de los detectores LIGO, Virgo y KAGRA muestran menos fusiones de estrellas de neutrones de lo que se esperaba según el número de estallidos de rayos gamma. Los astrofísicos comprobaron si la discrepancia puede explicarse si los chorros de plasma en la fusión no se emiten en todas direcciones, sino solo en un cierto ángulo.
Resultó que si más de la mitad de las fusiones de estrellas de neutrones producen un chorro con un ángulo de apertura de al menos 10 grados, el número de estallidos de rayos gamma y de señales gravitacionales coincide. En cambio, para chorros estrechos de 6 grados, se necesitaría que hubiera menos estallidos de rayos gamma de los que sugieren algunas estimaciones.
Las fusiones de estrellas de neutrones con agujeros negros también contribuyen, aunque en menor medida: aproximadamente el 6–16% de todos los estallidos cortos de rayos gamma. No pueden explicar las estimaciones más altas de la frecuencia de estallidos, pero tampoco contradicen el panorama general.
Así que, por ahora, los datos no se contradicen. Las principales fuentes de estallidos cortos de rayos gamma siguen siendo las fusiones de dos estrellas de neutrones, y sus chorros suelen ser más anchos que estrechos.
Resumen original
tal como lo escribieron los autores, en inglés arXiv:2604.05046
Gravitational wave (GW) and short Gamma Ray Burst (sGRB) observations provide us with complementary views of compact object mergers. The paucity of binary neutron star merger (BNS) detections in the latest LIGO/Virgo/KAGRA (LVK) observing run raises the question of whether the GW merger rates are sufficient to explain the observed sGRB rate with compact object mergers alone. We investigate this connection using the latest merger rate constraints from the fourth LVK observing run (O4) and published estimates of the local sGRB rate density. For an observed sGRB rate density of $$ \sim 1-7~\mathrm{Gpc^{-3}\,yr^{-1}}$$, if $$>55\%$$ of BNS mergers can successfully launch a jet, we find that the current LVK BNS merger rate can be reconciled with a sGRB merger population containing a significant fraction of relatively wide jets with core half-opening angles $$\theta_j \geq 10^\circ$$. Meanwhile, a narrow jet population ($$\theta_j \sim 6^\circ$$) can only be matched with the O4 neutron star merger rate estimates for an observed sGRB rate density of $$\lesssim 1~\mathrm{Gpc^{-3}\,yr^{-1}}$$, which is broadly consistent with several of the latest available estimates. We also find that neutron star-black hole mergers (NSBH) are expected to be a subdominant component of the sGRB population compared to BNS mergers, and they cannot help reconcile some of the highest available sGRB rate ($$ >7~\mathrm{Gpc^{-3}\,yr^{-1}}$$) with the GW rate estimates. However, they can still substantially contribute to the sGRB population, comprising $$\sim 6-16\%$$ of it for an observed sGRB rate density of $$\sim 1-3~\mathrm{Gpc^{-3}\,yr^{-1}}$$. Overall, our results indicate that present GW and sGRB observations remain broadly consistent with BNS mergers as the main progenitors of sGRBs.
Un estallido corto de rayos gamma dura menos de dos segundos, pero en ese tiempo libera tanta energía como la que el Sol emitirá durante toda su vida.
En la película Interestelar, la fusión de agujeros negros genera ondas gravitacionales que los protagonistas usan para comunicarse: un principio similar subyace a las observaciones de fusiones de estrellas de neutrones.