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Astrónomos estudian nuevo y misterioso tipo de explosión cósmica

23 Enero, 2019 / Tiempo de lectura: 8 minutes

Cuando los astrónomos descubrieron una explosión cósmica en una galaxia a casi 200 millones de años luz de la Tierra el pasado 16 de junio, no tardaron en darse cuenta de que era un acontecimiento especial. Aunque los detalles aún son objeto de debate, los científicos ahora creen que pueden haber presenciado por primera vez el nacimiento de un poderoso fenómeno que se repite en todo el universo.

La explosión fue descubierta por el sistema de observación exhaustiva ATLAS, en Hawái, y rápidamente llamó la atención de los astrónomos. Primero, porque era excepcionalmente brillante para una explosión de supernova (que son fuentes comunes de explosiones de este tipo). Luego, porque se iluminó y desvaneció mucho más rápido de lo esperado.

Cerca de seis meses después, “a pesar de ser uno de los acontecimientos cósmicos más estudiados de la historia, observado por astrónomos de todo el mundo, todavía no sabemos qué es”, comenta Anna Ho, del Instituto de Tecnología de California (Caltech), quien dirigió un equipo de científicos que usó el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), en Chile, entre otros telescopios. El objeto, conocido como AT2018cow, “inaugura una nueva clase” de explosiones cósmicas energéticas, afirma Ho.

La explosión tenía características “lo suficientemente inusuales para entusiasmar a todos”, señala Raffaella Margutti, de la Northwestern University, quien dirigió un equipo que observó el fenómeno con telescopios capaces de captar desde rayos gamma hasta ondas de radio, como el Very Large Array(VLA) de la Fundación Nacional de Ciencia de Estados Unidos. “Además, al encontrarse a unos 200 millones de años luz de nosotros, AT2018cow está bastante cerca según los parámetros astronómicos”, por lo que es un excelente objetivo para estudiar, explica Margutti.

Los astrónomos presentaron sus hallazgos sobre este objeto en el congreso de la Sociedad Astronómica Estadounidense celebrado en Seattle (Washington).

Tras observar el objeto y estudiar sus cambiantes características con distintos observatorios terrestres y espaciales, los científicos aún no saben explicar el fenómeno, pero están divididos entre dos grandes teorías. Según ellos, podría ser una supernova muy inusual o la destrucción de una estrella que pasó demasiado cerca de un agujero negro masivo, conocido como evento de disrupción gravitacional. Sin embargo, los investigadores agregan que las características del objeto no coinciden con los ejemplos anteriores de estos dos fenómenos.

“Si es una supernova, es diferente de cualquier supernova que hayamos visto”, afirma Ho. La gama de colores del objeto, o espectro, “no se parece a una supernova en absoluto”, prosigue. Además, era más brillante en ondas milimétricas (las que observa ALMA) que cualquier otra supernova.

Asimismo, difiere de los eventos de disrupción gravitacional observados anteriormente.

“Como no está centrado en su galaxia anfitriona”, según explica Deanne Coppejans, de la Northwestern University, tampoco puede ser el resultado de una estrella destrozada por el agujero negro supermasivo que habita el centro de la galaxia. “De ser un evento de disrupción gravitacional, tendría que haber un agujero negro de masa intermedia que causara la desintegración, y lo normal sería que estos se formaran en cúmulos de estrellas”, señala Kate Alexander, titular de una beca Einstein en la Northwestern. El problema de esta teoría, agrega, es que AT2018cow parece estar dentro de un medio interestelar de alta densidad, que “difícilmente coincide con la densidad del gas de los cúmulos estelares”.

La mayoría de los investigadores concuerda en que el comportamiento de AT2018cow requiere una fuente central y continua de energía, a diferencia de otras supernovas. El mejor candidato, según ellos, es un agujero negro que absorbe material de sus alrededores. El material atraído forma un disco que gira alrededor del agujero negro e irradia grandes cantidades de energía. Es el tipo de “motor central” que impulsa los cuásares y galaxias de radio de todo el Universo, al igual que objetos más pequeños como los microcuásares.

Cuando una estrella mucho más masiva que el Sol cesa la fusión termonuclear, colapsa por efecto de su propia gravedad y causa una explosión de supernova “normal”, no se genera ese motor central. Sin embargo, en los casos extremos llamados hipernovas, que producen destellos de rayos gamma, este motor central produce chorros de material superrápidos que generan rayos gamma. Ahora bien, en ese caso el motor tiene una duración de unos pocos segundos.

Si AT2018cow hubiese tenido un motor similar, este habría durado varias semanas, y el fenómeno habría sido distinto de las supernovas comunes (provocadas por su propio colapso) y de las más enérgicas, que producen destellos de rayos gamma. En el caso de un evento de disrupción gravitacional, el “motor” cobraría vida a medida que el agujero negro atrajera el material de la estrella desintegrada por su atracción gravitacional.

Otra posibilidad sería que el “motor” resultante de la explosión de una supernova fuera una estrella de neutrones que girara rápidamente y tuviera un campo magnético extremadamente intenso, conocido como magnetar.

“Según las teorías vigentes, los agujeros negros y las estrellas de neutrones se forman cuando una estrella muere, pero nunca los hemos visto justo después de nacer. Nunca”, advierte Margutti.

“Esto es muy emocionante, ya que sería la primera vez que los astrónomos presencian el nacimiento de un motor central”, celebra Ho.

Sin embargo, debido al extraño comportamiento de AT2018cow, los científicos aún no dan su veredicto. La fuente de energía central también podría ser una fuerte onda de choque que golpeó una densa capa de material en el núcleo del objeto. Según el equipo de Ho, la posibilidad de que se trate de una extraña supernova o bien de un evento de disrupción gravitacional son ambas explicaciones viables.

Los astrónomos esperan poder seguir observando AT2018cow y otros objetos similares.

“Durante las primeras semanas, este objeto era muy brillante en longitudes de onda milimétricas, y ahora, con ALMA, podremos encontrar y estudiar más objetos de este tipo”, señala Ho. “La intensidad máxima de la emisión de radio empezó en las longitudes de onda de ALMA y solo se trasladó a las longitudes de onda del VLA al cabo de algunas semanas", concluye.

Información adicional

El Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), una instalación astronómica internacional, es una asociación entre el Observatorio Europeo Austral (ESO), la Fundación Nacional de Ciencia de EE. UU. (NSF) y los Institutos Nacionales de Ciencias Naturales de Japón (NINS) en cooperación con la República de Chile. ALMA es financiado por ESO en representación de sus estados miembros, por NSF en cooperación con el Consejo Nacional de Investigaciones de Canadá (NRC) y el Ministerio de Ciencia y Tecnología de Taiwán (MOST), y por NINS en cooperación con la Academia Sinica (AS) de Taiwán y el Instituto de Ciencias Astronómicas y Espaciales de Corea del Sur (KASI).

La construcción y las operaciones de ALMA son conducidas por ESO en nombre de sus estados miembros; por el Observatorio Radioastronómico Nacional (NRAO), gestionado por Associated Universities, Inc. (AUI), en representación de Norteamérica; y por el Observatorio Astronómico Nacional de Japón (NAOJ) en nombre de Asia del Este. El Joint ALMA Observatory (JAO) tiene a su cargo la dirección general y la gestión de la construcción, así como la puesta en marcha y las operaciones de ALMA.

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