Un cadáver estelar da señales de vida gracias a unas fulguraciones nunca antes observadas

Un cadáver estelar activo, posiblemente un agujero negro o una estrella de neutrones, fue la fuente probable de fulguraciones energéticas sin precedentes.

Por el Instituto de Ciencias del Espacio

Recreación artística de una de las explosiones más brillantes observadas en el espacio: un evento transitorio óptico azul rápido luminoso (LFBOT). Créditos: NASA, ESA, NSF's NOIRLab, Mark Garlick, Mahdi Zamani.

Un cadáver estelar activo, causado por la explosión de una estrella lejana, es la fuente probable de repetidas fulguraciones energéticas observadas durante varios meses. Este fenómeno no se había observado nunca antes y un equipo liderado por la Universidad de Cornell, en el que participa el Instituto de Ciencias del Espacio (ICE-CSIC) y el Instituto de Estudios Espaciales de Cataluña (IEEC), lo recoge en una nueva investigación publicada hoy en Nature.

Las fulguraciones fueron breves, de apenas unos minutos de duración, y cien días después eran tan fuertes como durante la explosión original. Aparecieron después de un tipo de cataclismo estelar poco común que el equipo se había propuesto encontrar, conocido como evento transitorio óptico azul rápido luminoso (LFBOT, por sus siglas en inglés). Ha sido oficialmente denominado AT2022tsd y se conoce como el diablo de Tasmania.

Desde su descubrimiento en 2018, el equipo ha especulado sobre la causa de estas explosiones tan extremas. Estas son mucho más brillantes que el final de la vida que experimentan habitualmente las estrellas masivas, pero tardan días en desvanecerse en lugar de varias semanas. Para estudiar estas fulguraciones sin precedentes se han utilizado quince telescopios ubicados en distintas partes del mundo. El equipo cree que la actividad de las fulguraciones confirma que el origen debe estar en un cadáver estelar: un agujero negro o una estrella de neutrones.

Los investigadores del ICE-CSIC y del IEEC Lluís Galbany, Claudia Gutiérrez y Tomás E. Müller-Bravo contribuyeron a la investigación como parte de ePESSTO+ (extended Public ESO Spectroscopic Survey of Transient Objects). Esta colaboración empezó en 2019 y busca explorar nuevas poblaciones de eventos transitorios.

Anna Y. Q. Ho, profesora adjunta de astronomía en el Colegio de Ciencias y Artes, es la primera autora del estudio. Ayudó a caracterizar el diablo de Tasmania y los resultantes pulsos de luz observados aproximadamente a mil millones de años luz de la Tierra. “No creemos que nada más pueda provocar este tipo de fulguración. Esto pone fin a años de debate sobre qué impulsa este tipo de explosión y revela un método inusualmente directo para estudiar la actividad de los cadáveres estelares”, afirma.

Ho escribió el software que alertó del evento en septiembre de 2022, mientras analizaba medio millón de cambios –o eventos transitorios– detectados a diario a través de un cartografiado de todo el cielo realizado por el telescopio Zwicky Transient Facility, con sede en California (EE. UU). Durante una supervisión rutinaria de la explosión, que se estaba desvaneciendo, en diciembre de 2022 el equipo descubrió que una de las imágenes analizadas registró luz, seguida de un pico de brillo intenso en el cuadro central que desapareció rápidamente.

Los astrónomos nunca habían visto algo parecido en astronomía.

“Nadie sabía realmente qué decir”, recuerda Ho. Y añade: –Nunca habíamos tenido nada así antes -algo tan rápido y con un brillo tan fuerte como la explosión original meses después- en ninguna supernova o FBOT. Nunca habíamos visto esto en astronomía, punto”.

“Encontrar y caracterizar LFBOT es un desafío debido a su naturaleza: son objetos que evolucionan muy rápidamente. Perdemos información importante sobre sus mecanismos de explosión y física si esperamos unos días para coordinar las observaciones. Por lo tanto, debemos activar las observaciones cuando se encuentre un buen candidato.

A pesar de todos nuestros esfuerzos, hemos detectado alrededor de una docena de LFBOT, de los cuales sólo seis proporcionan algunas pistas sobre esta nueva clase de eventos. De ellos, sólo uno, el ‘diablo de Tasmania’, muestra estas fulguraciones sin precedentes”, afirma la investigadora del ICE-CSIC y del IEEC Claudia Gutiérrez.

Para investigar más a fondo este brillo, el equipo involucró a compañeros/as que contribuyeron con observaciones de más de diez telescopios, entre ellos uno equipado con una cámara de alta velocidad. El equipo revisó datos anteriores y trabajó para descartar otras posibles fuentes de luz. Su análisis finalmente confirmó al menos 14 pulsos de luz irregulares durante un período de 120 días, lo que probablemente sea sólo una fracción del número total, según Ho.

Nuevos conocimientos sobre los ciclos de vida estelares.

Se continúa estudiando exactamente qué procesos estaban en funcionamiento, quizá un agujero negro que canaliza chorros de materia estelar hacia el exterior a una velocidad cercana a la de la luz. El equipo espera que la investigación avance en sus objetivos a largo plazo para registrar cómo las propiedades de las estrellas pueden predecir la forma en que morirán y el tipo de cadáver que producirán.

“En el caso de los LFBOT, una rotación rápida o un fuerte campo magnético son probablemente los componentes clave de sus mecanismos de lanzamiento”, indica Ho. También es posible que no sean supernovas convencionales en absoluto, sino que sean provocadas por la fusión de una estrella con un agujero negro.

"Dado que la muestra actual de LFBOT sigue siendo pequeña, los estudios de alta cadencia actuales y futuros, como LS4, GOTO y BlackGem, serán esenciales para aumentar su número y ayudar a dilucidar el escenario progenitor de este tipo de eventos transitorios", señala el investigador del ICE-CSIC y del IEEC Tomás E. Müller-Bravo.

“Estas inusuales explosiones prometen aportar nuevos conocimientos sobre los ciclos de vida estelares, que normalmente sólo se ven en instantáneas de diferentes etapas (estrella, explosión, remanentes) y no como parte de un solo sistema", según Ho. Los LFBOT pueden ser una oportunidad para observar una estrella en su transición a la etapa posterior a su muerte.

“Es un buen momento para estudiar el universo de eventos transitorios. Hace apenas cinco años habría sido imposible detectar un evento así. Nuestro grupo de investigación de supernovas del ICE-CSIC está haciendo un esfuerzo extra para formar parte de estas colaboraciones internacionales y poder ser los primeros en detectar, seguir y estudiar eventos extraordinarios como AT2022tsd”, añade Lluís Galbany, investigador del ICE-CSIC y del IEEC.

• Información facilitada por el Instituto de Ciencias del Espacio

• Fuente: Ho, A.Y.Q., Perley, D.A., Chen, P. et al. Minutes-duration optical flares with supernova luminosities. Nature (2023). DOI: https://doi.org/10.1038/s41586-023-06673-6