Tras la búsqueda del eslabón perdido: agujeros negros y estrellas de neutrones        

Por: European Southern Observatory.

10 de enero de 2024                        

Concepción artística de una explosión estelar. Crédito de la imagen: ESO/L. Calzada.

Los astrónomos han encontrado un vínculo directo entre la muerte explosiva de estrellas masivas y la formación de los objetos más compactos y enigmáticos del Universo: los agujeros negros y las estrellas de neutrones. Con la ayuda del Very Large Telescope (VLT) y el New Technology Telescope (NTT) del Observatorio Europeo Austral (ESO, por sus siglas en inglés), dos equipos pudieron observar las consecuencias de la explosión de una supernova en una galaxia cercana, encontrando evidencia del misterioso objeto compacto que dejó detrás.

Cuando las estrellas masivas llegan al final de sus vidas, colapsan bajo su propia gravedad tan rápidamente que se produce una violenta explosión conocida como supernova. Los astrónomos creen que, después de toda la emoción de la explosión, lo que queda es el núcleo ultradenso, o remanente compacto, de la estrella. Dependiendo de cuán masiva sea la estrella, el remanente compacto será una estrella de neutrones o un agujero negro (un objeto del que nada, ni siquiera la luz puede escapar).

Los astrónomos han encontrado muchas pistas que apuntan a esta cadena de eventos en el pasado, como el hallazgo de una estrella de neutrones dentro de la Nebulosa del Cangrejo, la nube de gas que quedó cuando una estrella explotó hace casi mil años. Pero nunca antes habían visto este proceso ocurrir en tiempo real, lo que significa que la evidencia directa de una supernova dejando atrás un remanente compacto sigue siendo difícil de alcanzar.

El golpe de suerte de los investigadores llegó en mayo de 2022, cuando el astrónomo aficionado sudafricano Berto Monard descubrió la supernova SN 2022jli en el brazo espiral de la cercana galaxia NGC 157, situada a 75 millones de años luz de distancia. Dos equipos distintos centraron su atención en las consecuencias de esta explosión y descubrieron que tenía un comportamiento único. Después de la explosión, el brillo de la mayoría de las supernovas simplemente se desvanece con el tiempo; los astrónomos ven una disminución suave y gradual en la "curva de luz" de la explosión. Pero el comportamiento de SN 2022jli es muy peculiar: a medida que el brillo general disminuye, no lo hace suavemente, sino que oscila hacia arriba y hacia abajo aproximadamente cada 12 días.

Este curiosa secuencia de brillo y desvanecimiento, podría ser causada por la presencia de otra estrella en el sistema, de hecho, no es inusual que estrellas masivas estén en órbita con una estrella compañera en lo que se conoce como sistema binario, y la estrella que causó SN 2022jli no fue una excepción. Lo notable de este sistema, sin embargo, es que la estrella compañera parece haber sobrevivido a la muerte violenta de su compañera y los dos objetos, el remanente compacto y la compañera, probablemente siguieron orbitando entre sí.

Los datos de observaciones con el NTT de ESO en el desierto de Atacama en Chile, no les permitieron precisar exactamente cómo la interacción entre los dos objetos causó los altibajos en la curva de luz. Pero otro equipo de investigación hizo observaciones adicionales, encontrando las mismas fluctuaciones regulares en el brillo visible del sistema que había detectado el NTT, y también detectaron movimientos periódicos de gas hidrógeno y explosiones de rayos gamma en el sistema. Sus observaciones fueron posibles gracias a una flota de instrumentos en tierra y en el espacio, incluido el X-shooter en el VLT de ESO, también ubicado en Chile.

Al reunir todas las pistas, los dos equipos generalmente coinciden en que cuando la estrella compañera interactuó con el material expulsado durante la explosión de la supernova, su atmósfera rica en hidrógeno se volvió más hinchada de lo habitual. Luego, cuando el objeto compacto que quedó después de la explosión atravesó la atmósfera de su compañero en su órbita, robaría gas hidrógeno, formando un disco caliente de materia a su alrededor. Este robo periódico de materia, o acreción, liberó mucha energía que se recogió como cambios regulares de brillo en las observaciones.

Con la presencia de un agujero negro o una estrella de neutrones confirmada, todavía queda mucho por desentrañar sobre este enigmático sistema, incluida la naturaleza exacta del objeto compacto o qué final podría esperarle a este sistema binario. Los telescopios de próxima generación, como el Extremely Large Telescope de ESO, que comenzará a funcionar a finales de esta década, ayudarán en esto, permitiendo a los astrónomos revelar detalles sin precedentes de este sistema único.

Fuente:

https://www.eso.org/public/news/eso2401/