Una misteriosa explosión estelar ha dado a los científicos una ventana a la fuente de ciertas supernovas masivas de corta duración.
La explosión en cuestión, denominada procesalmente AT2018cow, y cariñosamente conocida como “la Vaca”, brilló como una supernova en junio de 2018. Pero duró mucho más breve que las supernovas normales y emitió luz de diferentes colores, lo que la convierte en lo que los astrónomos llaman un “Transitorio óptico azul rápido”.
Tales eventos son fugaces y, por lo tanto, fáciles de pasar por alto. Cuando una supernova típica se desarrolla durante uno o dos meses y se desvanece en unos pocos meses más, estos objetos “suben en menos de una semana” y “desaparecen en menos de un mes”, dice. Dheeraj Pasham, astrofísico del MIT y líder de un nuevo estudio sobre la vaca publicado en la revista Astronomía de la naturaleza esta semana. Estas explosiones rápidas son difíciles de captar con la mayoría de los estudios astronómicos, que pueden volver a escanear la misma área del cielo nocturno una vez al mes, demasiado lento para captar un evento que dura unas pocas semanas.
Pero los avances recientes en la tecnología de los telescopios han permitido escaneos mucho más rápidos, a veces incluso capturando múltiples vistas del mismo parche de cielo por noche, dice. Afortunadamente, la vaca fue “identificada en el momento adecuado”, dice Pasham. Los astrónomos se dieron cuenta de que estaba allí pocos días después de su aparición. En todo el mundo, investigadores entrenaron todo tipo de telescopios de lujo en él, examinándolo a través de frecuencias de luz óptica, ultravioleta, rayos X, radio y otras.
Con 100 veces más brillante que una explosión estelar típica, la Vaca es una de las más brillantes de estas extrañas supernovas. En una supernova promedio, una estrella se queda sin combustible, colapsa sobre sí misma y estalla en una explosión masiva. La vaca y las pocas explosiones como esta son tan extremas que los científicos no pueden explicarlas solo a través de estos mecanismos.
“Debe haber alguna fuente adicional de energía” para salvar la enorme diferencia de brillo entre estas y las supernovas estándar, dice Pasham. En cuanto a la procedencia de este impulso adicional, hay una gran cantidad de ideas.
Una posibilidad, que no está muy lejos de una supernova estándar, es que el núcleo de la estrella colapsó y formó una estrella de neutrones giratoria con un fuerte campo magnético, llamado magnetar. El rápido giro de esta magnetar podría haber transferido energía a la enorme explosión que observaron los astrónomos.
De manera similar, el núcleo de la estrella podría haber formado un agujero negro, haciendo que las capas externas de la estrella cayeran en él, lo que también emitiría mucha energía, lo que podría explicar el auge más grande.
También se han planteado otras hipótesis en el pasado, como una colisión entre dos enanas blancas o un agujero negro que destroza una enana blanca con su abrumadora gravedad. Pero el equipo de Pasham parece haber descartado causas que no involucran una estrella de neutrones o un agujero negro, dice Cosimo Inserra
“Todavía no hay una pistola humeante” que revele lo sucedido, dice Inserra, pero el estudio de la señal de rayos X fue “extremadamente minucioso” y descartó muchas explicaciones posibles. En la actualidad, todas las posibles explicaciones para la Vaca parecen tener algún problema, dice. Para la explicación de la estrella de neutrones, dice que la señal de rayos X debería haberse ralentizado en el transcurso de 60 días, pero no lo hizo. Un agujero negro podría ser tan estable, pero nunca antes se había observado que se comportara así, dice.
La energía de un objeto compacto, es decir, un agujero negro o una estrella de neutrones, más otro factor desconocido puede haber provocado la explosión, dice Inserra. Por ejemplo, la estrella podría haber estado rodeada por un sudario de materia. Una vez que la estrella explotó, sus restos habrían atravesado la nube, produciendo un destello más grande. O la estrella en explosión podría haber estado en órbita con otro objeto, lo que se suma a la explosión.
Pasham y sus colegas dicen que están convencidos de que estaba involucrado un agujero negro o una estrella de neutrones, según sus mediciones de rayos X de la explosión utilizando Explorador de composición interior de estrellas de neutrones (NICER), un instrumento de la Estación Espacial Internacional. Actualmente, señala Pasham, ninguna otra herramienta adquiere datos lo suficientemente rápido como para capturar este tipo de señal de rayos X.
Este estudio, junto con varios estudios anteriores, ha proporcionado la “evidencia de clavo en el ataúd de que, de hecho, es un objeto compacto”, dice Pasham.
El brillo de los rayos X de la vaca cambió con el tiempo (brillo y atenuación) en un ciclo que duró 4,4 milisegundos. Para Pasham, esto parece una señal de que la materia está orbitando de cerca un agujero negro “recién nacido” o un tipo de estrella de neutrones llamada magnetar, y la materia brilla con rayos X cada vez que completa una órbita rápida.
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Actualmente, el equipo de investigación no puede decir si un agujero negro o una magnetar causaron el ciclo que observaron. Hacerlo requerirá una “gran cantidad de poder de cómputo”, dice Pasham, que el equipo ahora está buscando.
Con tantos estudios futuros del cielo en proceso, Pasham confía en que los astrónomos detectarán muchos más de estos objetos. “Esto”, dice, “es solo el comienzo”.