Astrónomos han capturado imágenes de dos explosiones estelares, conocidas como novas, a pocos días de su erupción y con un detalle sin precedentes. Este avance proporciona evidencia directa de que estas explosiones son más complejas de lo que se creía, con múltiples salidas de material y, en algunos casos, retrasos drásticos en el proceso de eyección.
El estudio internacional, publicado en la revista Nature Astronomy, utilizó una técnica de vanguardia llamada interferometría en el Centro de Astronomía de Alta Resolución Angular (CHARA Array) en California. Este enfoque permitió a los científicos combinar la luz de múltiples telescopios, logrando la nítida resolución necesaria para obtener imágenes directas de las explosiones en rápida evolución.
«Las imágenes nos ofrecen una visión detallada de cómo se eyecta el material de la estrella durante la explosión», declaró Gail Schaefer, directora del CHARA Array de la Universidad Estatal de Georgia. «Capturar estos eventos transitorios requiere flexibilidad para adaptar nuestro programa nocturno a medida que se descubren nuevos objetivos de oportunidad».
Las novas se producen cuando un remanente estelar denso, llamado enana blanca, experimenta una reacción nuclear descontrolada tras robar material de una estrella compañera. Hasta hace poco, los astrónomos solo podían inferir las primeras etapas de estas erupciones indirectamente, ya que el material en expansión aparecía como un único punto de luz sin resolver.
Revelar cómo se expulsa e interactúa la eyección es crucial para comprender cómo se forman las ondas de choque en las novas, descubiertas por primera vez por el Telescopio de Gran Área Fermi (LAT) de la NASA. En sus primeros 15 años, Fermi-LAT detectó emisiones de GeV de más de 20 novas, estableciendo estas explosiones como emisores galácticos de rayos gamma y destacando su potencial como fuentes de múltiples mensajeros.
Historia de dos novas
El equipo fotografió dos novas muy diferentes que estallaron en 2021. Una, Nova V1674 Herculis, fue una de las más rápidas registradas, con un brillo y una disminución de intensidad en tan solo unos días. Las imágenes revelaron dos flujos perpendiculares de gas, evidencia de que la explosión fue impulsada por múltiples eyecciones en interacción. Sorprendentemente, estos nuevos flujos aparecieron en las imágenes mientras el Telescopio Espacial de Rayos Gamma Fermi de la NASA también detectó rayos gamma de alta energía, lo que vincula directamente la emisión impulsada por el choque con los flujos en colisión.
La segunda, Nova V1405 Cassiopeiae, evolucionó mucho más lentamente. Sorprendentemente, conservó sus capas externas durante más de 50 días antes de expulsarlas, lo que proporcionó la primera evidencia clara de una expulsión retardada. Cuando el material fue finalmente expulsado, se desencadenaron nuevos choques, que también produjeron rayos gamma, detectados por el Telescopio Espacial de Rayos Gamma Fermi de la NASA.
«Estas observaciones nos permiten observar una explosión estelar en tiempo real, algo muy complejo y que durante mucho tiempo se consideró extremadamente desafiante», afirmó Elias Aydi, autor principal del estudio y profesor de física y astronomía en la Universidad Tecnológica de Texas. «En lugar de ver un simple destello de luz, ahora estamos descubriendo la verdadera complejidad de cómo se desarrollan estas explosiones. Es como pasar de una foto granulada en blanco y negro a un video de alta definición».
Revelando estructuras ocultas
La capacidad de resolver con tal precisión se debe al uso de la interferometría, la misma técnica que permitió obtener imágenes del agujero negro en el centro de nuestra galaxia. Estas imágenes nítidas se complementaron con espectros de importantes observatorios como Gemini, que rastrearon la evolución de las huellas dactilares del gas expulsado. A medida que aparecían nuevas características en los espectros, estas se alineaban con las estructuras reveladas en las imágenes interferométricas, proporcionando una contundente confirmación directa de cómo se formaban y colisionaban los flujos.
«Este es un avance extraordinario», afirmó John Monnier, profesor de astronomía de la Universidad de Michigan, coautor del estudio y experto en imágenes interferométricas. «El hecho de que ahora podamos observar la explosión de estrellas e inmediatamente ver la estructura del material que sale disparado al espacio es extraordinario. Abre una nueva ventana a algunos de los eventos más dramáticos del universo».
Implicaciones para la física estelar
Los resultados no solo revelan una complejidad inesperada en las novas, sino que también ayudan a explicar sus potentes ondas de choque, conocidas por producir radiación de alta energía, como los rayos gamma. El telescopio Fermi de la NASA ha sido el instrumento clave para descubrir esta conexión, estableciendo las novas como laboratorios naturales para el estudio de la física de choque y la aceleración de partículas.
«Las novas son más que fuegos artificiales en nuestra galaxia: son laboratorios de física extrema», afirmó la profesora Laura Chomiuk, coautora de la Universidad Estatal de Michigan y experta en explosiones estelares. Al observar cómo y cuándo se eyecta el material, finalmente podemos establecer la relación entre las reacciones nucleares en la superficie de la estrella, la geometría del material eyectado y la radiación de alta energía que detectamos desde el espacio.
Los hallazgos desafían la idea, arraigada, de que las erupciones de novas son eventos únicos e impulsivos. En cambio, apuntan a diversas vías de eyección, incluyendo múltiples flujos de salida y una liberación retardada de la envoltura, lo que redefine nuestra comprensión de estas explosiones cósmicas.
«Esto es solo el comienzo», afirmó Aydi. «Con más observaciones como estas, finalmente podemos empezar a responder grandes preguntas sobre cómo las estrellas viven, mueren y afectan a su entorno. Las novas, antes consideradas simples explosiones, están resultando ser mucho más ricas y fascinantes de lo que imaginábamos».
Con información de Nature
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