Misteriosa explosión cósmica cautiva a astrónomos

Crédito: ALMA and VLA images of the mysterious new type of cosmic blast, AT2018cow at left. Visible-light image of outburst in its host galaxy at right. Images not to same scale. Images of the blast itself do not indicate its size, but are the result of its brightness and the characteristics of the telescopes.

Las características de este evento intensamente estudiado no tienen precedentes.

Créditos: Sophia Dagnello, NRAO/AUI/NSF; R. Margutti, W.M. Observatorio Keck; Ho, et al.

Cuando en junio pasado los astrónomos descubrieron una explosión cósmica en una galaxia cercana a 200 millones de años luz de la Tierra, rápidamente se percataron que eran testigos de un verdadero hito. Mientras aún siguen discutiendo los detalles, los científicos ahora creen haber encontrado la primera señal del nacimiento de un poderoso fenómeno visto a través de todo el Universo.

La explosión fue descubierta en Hawái por el sistema ATLAS de sondeo completo del cielo, e inmediatamente captó la atención de los astrónomos. Sus peculiares características incluyeron un brillo inusual para ser una explosión supernova y una iluminación súbita que luego se extinguía. Seis meses más tarde, “a pesar de ser uno de los eventos cósmicos más intensamente observado por astrónomos en todo el mundo, aún no sabemos de qué se trata”, dijo Anna Ho, de Caltech, quien lideró un equipo de trabajo utilizando el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) en Chile, entre otros telescopios.

Las características inusuales de la explosión “fueron suficientes para atraer el interés de todos”, dijo Raffaella Margutti, de Northwestern University, quien lideró un equipo que trabajó con telescopios que abarcaron desde rayos gamma hasta ondas radiales, incluido el National Science Foundation’s Karl G. Jansky Very Large Array (VLA) para estudiar el objeto. “Además, la distancia de 200 millones de años luz del AT2018cow es bastante cercana según los estándares astronómicos”, convirtiéndolo en un excelente objetivo para ser estudiado, dijo Margutti.

Los astrónomos presentaron sus descubrimientos sobre el objeto en el encuentro del American Astronomical Society en Seattle, Washington, en enero de este año.

Luego de observarlo y medir sus características cambiantes con una colección mundial de telescopios tanto terrestres como en órbita, los científicos aún no están seguros de qué se trata, pero cuentan con dos explicaciones posibles. Sospechan que pueda ser una supernova muy inusual, o los restos de una estrella que pasó demasiado cerca de un agujero negro súper masivo, llamado también Evento de Disrupción de Marea (TDE) o Tidal Disruption Event en inglés. Los investigadores destacan, sin embargo, que las características del objeto estudiado aún no concuerdan con los ejemplos vistos de ambos casos.

“Si fuese una supernova, entonces no se parece a ninguna jamás antes visto”, dijo Ho. El rango de colores del objeto o espectro, dijo, “no se ve para nada como una supernova”. Además, era más brillante en ondas milimétricas – aquellas observadas por ALMA – que cualquier otra supernova.

También es muy diferente a los Eventos de Disrupción de Marea (TDE) observados anteriormente.

“Está fuera del eje de su galaxia anfitriona”, dijo Deanne Coppejans, de Northwestern University, lo que significa que no pueden ser los restos de una estrella destrozada por un agujero negro súper masivo en el centro de la galaxia. “Si fuese un TDE, entonces necesitaríamos un agujero negro de masa intermedia para efectuar el destrozo, y éstos se suelen formar en agrupaciones de estrellas”, agregó Kate Alexander, miembro Einstein en Northwestern. El problema es que el AT2018cow parece estar contenido dentro de un medio interestelar de alta densidad, “lo cual, difícilmente coincide con la densidad de gas en agrupaciones de estrellas”.

La mayoría de los investigadores concuerdan en que el comportamiento del AT2018cow requiere una fuente central de energía constante diferente a las de otras explosiones supernova. El mejor candidato, aseguran, es un agujero negro que va recogiendo material de su alrededor. El material que ingresa forma un disco rotativo alrededor del agujero negro y ese disco irradia cantidades enormes de energía. Este es el tipo de “motor central” que da energía a quásares y radio galaxias a través del universo, como también a otros más pequeños: por ejemplo, los micro quásares.

Cuando una estrella mucho más masiva que el Sol termina su fusión nuclear y colapsa por su propia gravedad, produce una explosión supernova “normal” y por tanto no se genera un “motor central”. Sin embargo, en los casos extremos llamados Hipernovas, que producen destellos de rayos gamma, un motor central así produce chorros súper veloces de material que generan los rayos gamma. Ese motor tiene poca duración, tan solo unos pocos segundos.

Si un motor central de estas características dió energía al AT2018cow, entonces debe haber funcionado durante varias semanas, convirtiendo a este evento en algo diferente a las explosiones inducidas por el colapso gravitacional de estrellas que generan las Supernovas y a las explosiones más energéticas que producen destellos de rayos gamma. En el caso de un TDE, el “motor” se activa cuando el agujero negro atrae material de la estrella destruida por su fuerza gravitacional.

Alternativamente, el “motor” resultante de una explosión supernova podría ser una estrella de neutrones de rápida rotación con un campo magnético extremadamente poderoso: un magnetar o magnetoestrella.

“Según la teoría, sabemos que los agujeros negros y las estrellas de neutrones se forman al morir una estrella, pero nunca los vimos al nacer. Nunca”, dijo Margutti.

“Esto es emocionante, ya que sería la primera vez que los astrónomos fuimos testigos del nacimiento de un motor central”, dijo Ho.

A pesar de todo, por el extraño comportamiento del AT2018cow, el consenso está aún por conocerse, afirman los científicos. La fuente del motor central podría ser una poderosa onda sísmica golpeando contra un caparazón denso de material en el núcleo del objeto. Aunque las explicaciones de una muy inusual supernova o el TDE aún son viables, afirmó el equipo de Ho.

Los astrónomos esperan con gran entusiasmo poder seguir trabajando en el AT2018cow y en más objetos similares.

“Durante las primeras semanas, este objeto era muy brillante en longitud de ondas milimétricas, eso quiere decir que, teniendo a ALMA a nuestra disposición, podremos encontrar y estudiar otros más”, dijo Ho. “La fuerza máxima de la radioemisión comenzó con las longitudes de onda de ALMA, y solo cambió a la longitud de onda del VLA luego de unas pocas semanas”, agregó.

National Radio Astronomy Observatory (NRAO) pertenece a National Science Foundation, dirigido bajo un acuerdo de cooperación por Associated Universities, Inc.

El Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), una instalación astronómica internacional, es una asociación entre European Southern Observatory (ESO), U.S. National Science Foundation (NSF) y National Institutes of Natural Sciences (NINS) de Japón en cooperación con la República de Chile.

ALMA es financiado por ESO en representación de sus estados miembros, por NSF en cooperación con National Research Council of Canada (NRC) y Ministry of Science and Technology (MOST) en Taiwán y por NINS en cooperación con la Academia Sinica (AS) de Taiwán y Korea Astronomy and Space Science Institute (KASI).

La construcción y operaciones de ALMA son conducidas por ESO en nombre de sus estados miembros; por National Radio Astronomy Observatory (NRAO), administrado por Associated Universities, Inc. (AUI) en representación de Norteamérica; y por National Astronomical Observatory of Japan (NAOJ) en nombre de Asia del Este. 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.


Subido el 30 de enero del 2019 Etiquetas: