Descubren la explosión de supernova más brillante de rayos X


Se ha descubierto otro miembro de la nueva clase de explosiones de supernova «Vaca», la más brillante vista en rayos X hasta la fecha. El nuevo evento, denominado AT2020mrf, es solo el quinto encontrado hasta ahora perteneciente a la clase de supernovas Cow. El grupo lleva el nombre de la primera supernova encontrada en esta clase, AT2018cow, cuyo nombre generado aleatoriamente deletreaba la palabra «vaca».

Obra de arte que compara una supernova normal con una supernova parecida a una vaca. Crédito: Bill Saxton, NRAO/AUI/NSF

¿Qué se esconde detrás de estas insólitas explosiones estelares? Nueva evidencia apunta a agujeros negros activos o estrellas de neutrones.

Cuando una estrella masiva explota, deja un agujero negro o un remanente estelar muerto llamado estrella de neutrones. Por lo general, estos remanentes estelares están relativamente inactivos y envueltos por el material expulsado en la explosión. Pero según Yuhan Yao (MS ’20), un estudiante graduado de Caltech, los eventos tipo vaca tienen en su núcleo objetos compactos muy activos, y en su mayoría expuestos, que emiten emisión de rayos X de alta energía. Yao presentó los nuevos hallazgos virtualmente en la 239ª reunión de la Sociedad Astronómica Estadounidense.

«Podemos ver el corazón de estas explosiones para presenciar directamente el nacimiento de agujeros negros y estrellas de neutrones», dice, y señala que las supernovas no están cubiertas por material.

El primer evento Cow, AT2018cow, sorprendió a los astrónomos cuando se descubrió en 2018: la explosión estelar fue 10 veces más brillante en luz visible que las supernovas típicas y se desvaneció más rápidamente. También emitió una gran cantidad de rayos X altamente variables, lo que llevó a los astrónomos a creer que estaban presenciando directamente el nacimiento de un agujero negro o una estrella de neutrones por primera vez.

La ubicación de AT2020mrf se ve aquí en imágenes del telescopio de rayos X eROSITA. El panel derecho muestra la detección de una nueva fuente entre el 21 y el 24 de julio de 2020. El panel izquierdo muestra que la fuente no estaba allí seis meses antes. Crédito: Pavel Medvedev, SRG/eROSITA

Otro factor distintivo de las vacas es que arrojan montones de masa antes de explotar, y esta masa se ilumina más tarde, después de la explosión. Cuando las estrellas estallan, generan ondas de choque que se cree que atraviesan el material preexistente, haciendo que brillen en radio y luz de longitud de onda milimétrica.

AT2020mrf es el primero que se encuentra inicialmente en rayos X en lugar de luz óptica. Yao y sus colegas detectaron el evento en julio de 2020 utilizando datos de rayos X del telescopio ruso-alemán Spektrum-Roentgen-Gamma (SRG). Verificaron las observaciones tomadas con luz óptica por la Instalación Transitoria Zwicky (ZTF), que opera desde el Observatorio Palomar de Caltech, y descubrieron que ZTF también había detectado el evento.

Los datos de SRG revelaron que esta explosión brilló inicialmente con 20 veces más luz de rayos X que el evento Cow original. Los datos capturados un año después por el Observatorio de Rayos X Chandra de la NASA mostraron que la explosión no solo seguía chisporroteando, sino que brillaba con 200 veces más luz de rayos X que la detectada en el evento Cow original durante un período de tiempo similar.

«Cuando vi los datos de Chandra, al principio no creí en el análisis», dice Yao. «Volví a ejecutar el análisis varias veces. Esta es la supernova Cow más brillante vista hasta la fecha en rayos X».

Los astrónomos dicen que un «motor central» dentro de los escombros de supernova debe estar impulsando la intensa radiación de rayos X en curso.

«La gran cantidad de energía liberada y la rápida variabilidad de rayos X observada en AT2020mrf proporcionan una fuerte evidencia de que la naturaleza del motor central es un agujero negro muy activo o una estrella de neutrones que gira rápidamente llamada magnetar», dice Yao. «En eventos tipo vaca, todavía no sabemos por qué el motor central está tan activo, pero probablemente tenga algo que ver con el tipo de estrella progenitora que es diferente de las explosiones normales».

Debido a que este evento no se parecía exactamente a los otros cuatro eventos similares a Cow, Yao dice que esta nueva clase de supernovas es más diversa de lo que se pensaba originalmente. «Encontrar más miembros de esta clase nos ayudará a acotar la fuente de su poder», dice ella.

El estudio, titulado «El transitorio óptico azul rápido AT2020mrf de rayos X y radio fuerte: Implicaciones para una clase emergente de explosiones estelares masivas impulsadas por motores», ha sido enviado a Astrophysical Journal.

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