¿Una supernova o un agujero negro?

Explosión misteriosa estudiada con telescopios de la NASA.

AT2018cow entró en erupción, dentro o cerca, de una galaxia conocida como CGCG 137-068, que se encuentra a unos 200 millones de años luz de distancia en la constelación de Hércules. Esta imagen ampliada muestra la ubicación de la "Vaca" en la galaxia. Crédito: Sloan Digital Sky Survey.

• Comunicado de prensa • 10 de enero de 2019, enlace comunicado.

Un breve e inusual destello visto en el cielo nocturno el 16 de junio de 2018, asombró a astrónomos y astrofísicos de todo el mundo. El evento, llamado AT2018cow y apodado "la Vaca" después de las letras finales coincidentes en su nombre oficial, es diferente a cualquier arrebato celeste jamás visto, lo que genera múltiples teorías sobre su origen.

Durante tres días, la Vaca produjo una repentina explosión de luz al menos 10 veces más brillante que una supernova típica, y luego se desvaneció en los siguientes meses. Este evento inusual ocurrió dentro o cerca de una galaxia formadora de estrellas conocida como CGCG 137-068, ubicada a unos 200 millones de años luz de distancia en la constelación de Hércules. La vaca fue observada por primera vez por el telescopio del Sistema de Alerta Último Alerta Asteroide, financiado por la NASA, en Hawai.

Entonces, ¿qué es exactamente la vaca? Usando datos de múltiples misiones de la NASA, incluyendo el Observatorio Swift de Neil Gehrels y el Arsenal del Telescopio Espectroscópico Nuclear (NuSTAR), dos grupos publican artículos que brindan posibles explicaciones sobre los orígenes de la Vaca. Un artículo sostiene que la Vaca es un monstruo agujero negro que destruye una estrella que pasa. El segundo artículo plantea la hipótesis de que es una supernova, una explosión estelar, la que dio origen a un agujero negro o una estrella de neutrones.

Los investigadores de ambos equipos compartieron sus interpretaciones en una mesa redonda el jueves 10 de enero, en la 233 reunión de la American Astronomical Society en Seattle.

Observe lo que los científicos creen que sucede cuando un agujero negro separa una estrella enana blanca, caliente y densa. Un equipo que trabaja con las observaciones del Observatorio Swift Neil Gehrels de la NASA sugiere que este proceso explica un arrebato misterioso conocido como AT2018cow, o "la vaca". Crédito: Goddard Space Flight Center de la NASA.

¿Un agujero negro que destroza una estrella compacta?

AT2018cow entró en erupción en o cerca de una galaxia conocida como CGCG 137-068,
que se encuentra a unos 200 millones de años luz de la Tierra en la constelación de Hércules.
La cruz amarilla muestra la ubicación de este desconcertante arrebato.
Créditos: Sloan Digital Sky Survey.

Otra posible explicación de la Vaca es que una estrella ha sido destrozada en lo que los astrónomos llaman un "evento de interrupción de la marea". Al igual que la gravedad de la Luna hace que los océanos de la Tierra se abulten, creando mareas, un agujero negro tiene un efecto similar pero más poderoso en una estrella que se aproxima, y ​​finalmente la descompone en una corriente de gas. La cola de la corriente de gas se expulsa del sistema, pero el borde anterior gira alrededor del agujero negro, choca contra sí mismo y crea una nube de material elíptica. Según un equipo de investigación que utiliza datos que van desde la radiación infrarroja hasta los rayos gamma de Swift y otros observatorios, esta transformación explica mejor el comportamiento de la vaca.

"Nunca hemos visto nada exactamente como la Vaca, que es muy emocionante", dijo Amy Lien, científica investigadora asistente en la Universidad de Maryland, el Condado de Baltimore y el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland. "Creemos que una interrupción de la marea creó el estallido de luz rápido y realmente inusual al comienzo del evento y explica mejor las observaciones de longitud de onda múltiple de Swift cuando se desvaneció en los próximos meses".

Lien y sus colegas creen que la estrella rallada era una enana blanca, un remanente estelar del tamaño de la Tierra, que es más o menos caliente, que marca el estado final de estrellas como nuestro Sol. También calcularon que la masa del agujero negro varía de 100.000 a 1 millón de veces la del Sol, casi tan grande como el agujero negro central de su galaxia huésped. Es inusual ver agujeros negros de esta escala fuera del centro de una galaxia, pero es posible que la Vaca haya ocurrido en una galaxia satélite cercana o en un cúmulo de estrellas globulares cuyas poblaciones estelares más antiguas puedan tener una mayor proporción de enanas blancas que las galaxias promedio.

Un documento que describe los hallazgos, escrito en colaboración con Lien, aparecerá en una edición futura de la revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

"La vaca produjo una gran nube de escombros en muy poco tiempo", dijo el autor principal, Paul Kuin, astrofísico de la University College London (UCL). "Destruir una estrella más grande para producir una nube como esta tomaría un agujero negro más grande, resultaría en un aumento de brillo más lento y tomará más tiempo para que se consuman los escombros".

¿O una nueva visión de una supernova?

Un equipo diferente de científicos pudo recopilar datos sobre la vaca en un rango aún más amplio de longitudes de onda, que abarca desde ondas de radio hasta rayos gamma. Basándose en esas observaciones, el equipo sugiere que una supernova podría ser la fuente de la Vaca. Cuando una estrella masiva muere, explota como una supernova y deja atrás un agujero negro o un objeto increíblemente denso llamado estrella de neutrones. La vaca podría representar el nacimiento de uno de estos restos estelares.

"Vimos en la Vaca características que nunca antes habíamos visto en un objeto transitorio o que cambia rápidamente", dijo Raffaella Margutti, astrofísica de la Northwestern University en Evanston, Illinois, y autora principal de un estudio sobre la Vaca que se publicará. en The Astrophysical Journal, enlace artículo. "Nuestro equipo utilizó datos de rayos X de alta energía para mostrar que la vaca tiene características similares a un cuerpo compacto como un agujero negro o un material que consume estrellas de neutrones. Pero según lo que vimos en otras longitudes de onda, creemos que este fue un caso especial y que podemos haber observado, por primera vez, la creación de un cuerpo compacto en tiempo real ".

Los astrónomos que utilizan observatorios terrestres captaron la progresión de un
evento cósmico apodado "la Vaca", como se ve en estas tres imágenes. Izquierda:
el Sloan Digital Sky Survey en Nuevo México observó la galaxia hostil Z 137-068 en 2003,
con la Vaca a la vista. (El círculo verde indica la ubicación donde finalmente apareció
la Vaca). Centro: el Telescopio de Liverpool en las Islas Canarias de España vio a la Vaca
muy cerca del brillo máximo del evento el 20 de junio de 2018, cuando era mucho más brillante
que la galaxia anfitriona. A la derecha: el Telescopio William Herschel, también en
las Islas Canarias, tomó una imagen de alta resolución de la Vaca casi un mes después
de que alcanzó su brillo máximo, cuando se desvaneció y la galaxia anfitriona volvió a
la vista. Créditos: Daniel Perley, Liverpool John Moores University.

El equipo de Margutti analizó los datos de múltiples observatorios, incluidos los satélites NuSTAR de la NASA, XMM-Newton e INTEGRAL de la ESA (la Agencia Espacial Europea) y el Very Large Array de la National Science Foundation. El equipo propone que el brillante destello óptico y ultravioleta de la Vaca señale una supernova y que las emisiones de rayos X que se produjeron poco después del estallido surgieron de la energía que irradia gas al caer sobre un objeto compacto.

Normalmente, la nube de escombros en expansión de una supernova bloquea cualquier luz del objeto compacto en el centro de la explosión. Debido a las emisiones de rayos X, Margutti y sus colegas sugieren que la estrella original en este escenario puede haber tenido una masa relativamente baja, produciendo una nube de escombros comparativamente más delgada a través de la cual podrían escapar los rayos X de la fuente central.

"Si estamos viendo el nacimiento de un objeto compacto en tiempo real, esto podría ser el comienzo de un nuevo capítulo en nuestra comprensión de la evolución estelar", dijo Brian Grefenstette, científico de instrumentos de NuSTAR en Caltech y coautor de Margutti's papel. "Observamos este objeto con muchos observatorios diferentes, y mientras más ventanas se abren a un objeto, más se puede aprender sobre él. Pero, como vemos con la Vaca, eso no significa necesariamente que la solución sea sencilla".

Imagen de autor de NuSTAR. Crédito: NASA/JPL-Caltech.

NuSTAR es una misión Small Explorer liderada por Caltech y administrada por JPL para la Dirección de Misiones Científicas de la NASA en Washington. NuSTAR se desarrolló en colaboración con la Universidad Técnica Danesa y la Agencia Espacial Italiana (ASI). La nave espacial fue construida por Orbital Sciences Corporation en Dulles, Virginia. El centro de operaciones de la misión de NuSTAR se encuentra en la UC Berkeley, y el archivo de datos oficiales se encuentra en el Centro de Investigación del Archivo de Ciencia de Astrofísica de Alta Energía de la NASA. ASI proporciona la estación terrestre de la misión y un archivo espejo. JPL es administrado por Caltech para la NASA.

El Centro de Vuelos Espaciales Goddard de la NASA administra la misión Swift en colaboración con Penn State en University Park, el Laboratorio Nacional de Los Álamos en Nuevo México y los Sistemas de Innovación Northrop Grumman en Dulles, Virginia. Otros socios incluyen la Universidad de Leicester y Mullard Space Science Laboratory del University College London en el Reino Unido, el Observatorio Brera y ASI.

Enlaces de interés:

• Noticia NRAO: Los astrónomos estudian un nuevo y misterioso tipo de explosión cósmica.
• Noticia NASA: ¡Vaca santa! Explosión misteriosa estudiada con telescopios de la NASA.
• Noticia JPL.

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Por Jeanette Kazmierczak.

Centro de Vuelos Espaciales Goddard de la NASA, Greenbelt, Md.