LIGHETR: Observando fusiones de estrellas de neutrones

El Proyecto de Respuesta a HET de LIGO (LIGHETR) es una iniciativa que busca estudiar la luz de eventos que ocurren cuando colisionan estrellas de neutrones, conocidos como fusiones de estrellas de neutrones. Cuando suceden estos eventos ricos en energía, crean Ondas Gravitacionales que los científicos pueden detectar, pero también producen luz visible que podemos observar. El objetivo de LIGHETR es dar seguimiento rápidamente a estos eventos de luz para aprender más sobre lo que sucede durante estas colisiones cósmicas.

#Antecedentes

LIGO (Observatorio de Ondas Gravitacionales por Interferometría Láser) detectó ondas gravitacionales, y el descubrimiento de una fusión de estrellas de neutrones llamada GW170817 marcó un hito tanto en la astronomía de ondas gravitacionales como en la astronomía óptica. Tras este evento, los investigadores se dieron cuenta de la importancia de buscar la luz óptica que proviene de estas fusiones.

Cuando las estrellas de neutrones colisionan, pueden crear un destello brillante de luz llamado kilonova. Este fenómeno puede brillar 1,000 veces más que las novas normales. Entender esta luz puede ayudar a los astrónomos a aprender más sobre la fusión y los materiales expulsados durante el evento.

LIGHETR utiliza principalmente el Telescopio Hobby-Eberly (HET) en Texas. Este telescopio tiene una configuración única que permite a los astrónomos recopilar datos de campo amplio en una gran área del cielo. LIGHETR utiliza un tipo especial de espectrógrafo llamado VIRUS, lo que significa que puede observar múltiples áreas del cielo a la vez.

#Metodología

#Estrategia de Observación

LIGHETR planea observar alrededor de un evento de ondas gravitacionales cada cuatro meses. Cuando se detecta un evento de fusión probable, el proyecto usa software para decidir qué galaxias examinar. Esto se hace rápido para que los investigadores puedan comenzar a buscar las señales de luz asociadas con la fusión.

Una vez que se identifica una galaxia, el telescopio puede ser apuntado hacia ella en 20 minutos. Los investigadores compilán una lista de galaxias en el área y las priorizan según la probabilidad de que contengan la luz de la fusión. Esto ayuda a asegurarse de que concentren sus recursos donde más se necesitan.

#Instrumentos Utilizados

El Telescopio Hobby-Eberly tiene un gran espejo primario que le permite recolectar mucha luz. Puede rastrear objetos en el cielo por períodos prolongados, lo cual es importante para observar eventos transitorios como las Kilonovas. El HET está equipado con dos instrumentos principales: VIRUS y LRS2.

VIRUS tiene muchos espectrógrafos pequeños que capturan detalles del espectro de luz. Está diseñado para observar en la parte azul del espectro, que es particularmente útil para estudiar las fases tempranas de una kilonova. LRS2, por otro lado, proporciona datos de mayor resolución y puede medir la luz en un rango más amplio de longitudes de onda.

Cuando se detecta un evento de ondas gravitacionales, el telescopio HET puede cambiar rápidamente para observarlo. El objetivo es capturar la señal transitoria óptica (OT) lo antes posible. El programa LIGHETR está diseñado para obtener información sobre la naturaleza de estos eventos a través de observaciones oportunas.

#Procesamiento de Datos

Después de que el telescopio captura los datos de luz, la información necesita ser procesada rápidamente. El equipo de LIGHETR desarrolló un sistema llamado "remedy," que ayuda a analizar los datos y crea imágenes y espectros a partir de las observaciones. Esto permite evaluaciones rápidas de los datos para determinar si se ha observado un transitorio óptico.

Aunque el sistema es eficiente, aún quedan desafíos. Las señales de luz tenues de galaxias distantes pueden ser difíciles de detectar, especialmente cuando se contrastan con la luz de fondo de otras fuentes.

#Resultados de las Observaciones

Durante la tercera campaña de observación de LIGO, que ocurrió de abril a septiembre de 2019, LIGHETR intentó observar varios eventos de ondas gravitacionales. A pesar de sus esfuerzos, los científicos no observaron transitorios ópticos vinculados a estos eventos. Esto fue una decepción para el equipo, ya que esperaban recopilar datos valiosos para entender mejor el fenómeno de las kilonovas.

El equipo identificó con éxito un objeto interesante, ZTF19abvionh, que creen que puede ser una estrella Wolf-Rayet ubicada en una galaxia enana cercana. Esta observación, aunque no está directamente relacionada con una fusión de estrellas de neutrones, aún proporciona información útil sobre los tipos de estrellas presentes en el universo.

#Desafíos Enfrentados

LIGHETR se encontró con varios desafíos durante su campaña de observación. Un problema significativo fue lidiar con los rápidos cambios de brillo de las kilonovas. Estos objetos pueden cambiar tan rápido que, para cuando se hacen las observaciones, detalles cruciales pueden haber desaparecido.

Otro desafío fue la visibilidad limitada de ciertos eventos. Por ejemplo, algunos eventos de ondas gravitacionales ocurrieron en momentos o ubicaciones que los hacían difíciles de observar desde el HET.

El proyecto también enfrentó competencia de otros grupos astronómicos y sistemas automatizados que buscan estas señales ópticas. Como resultado, la carrera por capturar estos eventos fugaces puede ser intensa, con muchos grupos compitiendo por las mismas observaciones.

#Mirando al Futuro: Planificación Futura

A pesar de los desafíos enfrentados durante la tercera campaña de observación, el equipo de LIGHETR se mantiene optimista. Planean seguir refinando sus procesos y usar las lecciones aprendidas para mejorar sus posibilidades de observar kilonovas en futuras campañas de observación.

La próxima campaña, conocida como O4, se espera que comience pronto. Con una mayor sensibilidad en la detección de ondas gravitacionales, los astrónomos esperan encontrar más eventos que puedan ayudar en la búsqueda de contrapartes ópticas. Además, el catálogo de galaxias utilizado para observaciones se actualizará para proporcionar un mejor objetivo para posibles transitorios ópticos.

El equipo de LIGHETR también está desarrollando una herramienta basada en redes neuronales para ayudar a identificar candidatos potenciales de kilonovas de manera más efectiva. Esta herramienta agilizará el proceso de emparejar los datos observados con modelos teóricos.

#Conclusión

El programa LIGHETR representa un esfuerzo significativo para conectar eventos de ondas gravitacionales con sus contrapartes ópticas. Las ideas obtenidas de estas observaciones son cruciales para una comprensión más profunda de las fusiones de estrellas de neutrones y la naturaleza de los eventos más energéticos del universo.

Con mejoras continuas en sus estrategias de observación, herramientas de procesamiento de datos y colaboración con otros proyectos astronómicos, el equipo de LIGHETR está bien posicionado para hacer contribuciones significativas al estudio de estos fenómenos fascinantes en el futuro.