Hubble encuentra extraña explosión en lugar inesperado

Un muy raro y extraño estallido de luz extraordinariamente brillante en el universo se ha vuelto aún más extraño gracias al ojo de águila del Telescopio Espacial Hubble de NASA/ESA. El fenómeno, llamado Transitorio Óptico Azul Rápido Luminoso (LFBOT), apareció en la escena donde no se esperaba encontrarlo, lejos de cualquier galaxia anfitriona. Sólo el Hubble pudo determinar su ubicación. Los resultados del Hubble sugieren que los astrónomos saben incluso menos sobre estos objetos de lo que se pensaba anteriormente, al descartar algunas teorías posibles.

Una imagen del Telescopio Espacial Hubble de un Transitorio Óptico Azul Rápido Luminoso (LFBOT) designado AT2023fhn, indicado por punteros. Brilla intensamente en luz azul y evoluciona rápidamente, alcanzando su brillo máximo y desvaneciéndose nuevamente en cuestión de días, a diferencia de las supernovas que tardan semanas o meses en atenuarse. Desde 2018, solo se han descubierto un puñado de LFBOT anteriores. La sorpresa es que este último transitorio, visto en 2023, se encuentra muy alejado de la galaxia espiral barrada de la derecha y de la galaxia enana de la parte superior izquierda. Sólo el Hubble pudo determinar su ubicación. Y los resultados están dejando a los astrónomos aún más confundidos porque todos los LFBOT anteriores se han encontrado en regiones de formación estelar en los brazos espirales de las galaxias. No está claro qué evento astronómico desencadenaría tal explosión fuera de una galaxia. [Descripción de la imagen: Esta fotografía del Hubble muestra tres galaxias contra el fondo negro aterciopelado del espacio. La más grande es la galaxia blanca y azul en forma de espiral en el centro de la imagen. Dos galaxias más pequeñas son manchas blanquecinas hacia la izquierda. Un curioso punto blanco cerca de la parte superior de la imagen está marcado con dos líneas naranjas perpendiculares. Es el brillo de algún objeto desconocido que explotó, pero que no está asociado con ninguna de las galaxias.] Crédito: NASA, ESA, STScI, A. Chrimes (Universidad de Radboud)

Los transitorios ópticos luminosos de color azul rápido (LFBOT, por sus siglas en inglés) se encuentran entre los eventos de luz visible más brillantes conocidos en el universo y se disparan inesperadamente como los flashes de las cámaras. Solo se han encontrado unos pocos desde el primer descubrimiento en 2018. Actualmente, los LFBOTS se detectan aproximadamente una vez al año.

Después de su detección inicial, el último LFBOT fue observado por múltiples telescopios en todo el espectro electromagnético, desde rayos X hasta ondas de radio. Sólo la resolución exquisitamente nítida del Hubble podría señalar su ubicación. Designado AT2023fhn y apodado "el Pinzón", el evento transitorio mostró todas las características reveladoras de un LFBOT. Brillaba intensamente en luz azul y evolucionó rápidamente, alcanzando su brillo máximo y desvaneciéndose nuevamente en cuestión de días, a diferencia de las supernovas que tardan semanas o meses en atenuarse.

Pero a diferencia de cualquier otro LFBOT visto antes, Hubble descubrió que el Finch se encuentra aparentemente aislado entre dos galaxias vecinas (a unos 50.000 años luz de una galaxia espiral cercana y a unos 15.000 años luz de una galaxia más pequeña), un lugar desconcertante para los objetos celestes. Anteriormente se pensaba que existía dentro de las galaxias anfitrionas.

“Las observaciones del Hubble fueron realmente cruciales. Nos hicieron darnos cuenta de que esto era inusual en comparación con otros similares, porque sin los datos del Hubble no lo habríamos sabido”, dijo Ashley Chrimes, autora principal del artículo del Hubble que informa sobre el descubrimiento en una próxima edición de Monthly Notices of la Real Sociedad Astronómica (MNRAS). También es investigador de la Agencia Espacial Europea, anteriormente en la Universidad Radboud, Nijmegen, Países Bajos.

Este es el concepto artístico de una de las explosiones más brillantes jamás vistas en el espacio. Llamado Transitorio Óptico Azul Rápido Luminoso (LFBOT), brilla intensamente en luz azul y evoluciona rápidamente, alcanzando su brillo máximo y desvaneciéndose nuevamente en cuestión de días, a diferencia de las supernovas que tardan semanas o meses en atenuarse. Desde 2018, solo se han descubierto un puñado de LFBOT anteriores. Y todos ocurren dentro de galaxias donde nacen estrellas. Pero como muestra esta ilustración, el flash LFBOT descubierto en 2023 por el Hubble fue visto entre galaxias. Esto sólo agrava el misterio de qué son estos eventos transitorios. Debido a que los astrónomos no conocen el proceso subyacente detrás de los LFBOT, la explosión que se muestra aquí es pura conjetura basada en algún fenómeno transitorio conocido. [Descripción de la imagen: Una ilustración de una de las explosiones más brillantes jamás vistas en el espacio. Llamado transitorio óptico azul rápido luminoso (LBOT), brilla intensamente en luz azul. Aparece como una mancha blanca brillante a la izquierda del centro de donde brotan rayos azul-blancos y rojos. Hacia la derecha de la imagen hay una galaxia espiral blanca. En la parte superior izquierda hay otra galaxia blanquecina con forma de cigarro. El LFBOT no parece estar asociado con ninguna de las galaxias.] Crédito: NASA, ESA, NOIRLab de NSF, M. Garlick, M. Zamani

Si bien se ha asumido que estas impresionantes explosiones son un tipo raro de supernova (llamadas supernovas de colapso del núcleo), las estrellas gigantescas que se convierten en supernovas tienen una vida corta según los estándares estelares. Por lo tanto, las estrellas masivas progenitoras de las supernovas no tienen tiempo de viajar muy lejos de su lugar de nacimiento: un cúmulo de estrellas recién nacidas. Todos los LFBOT anteriores se han encontrado en los brazos espirales de galaxias donde se está produciendo el nacimiento de estrellas.

"Cuanto más aprendemos sobre los LFBOT, más nos sorprenden", dijo Chrimes. "Ahora hemos demostrado que los LFBOT pueden ocurrir a una gran distancia del centro de la galaxia más cercana, y la ubicación de Finch no es la que esperamos para ningún tipo de supernova".

La instalación transitoria de Zwicky, una cámara terrestre de gran angular que escanea todo el cielo del norte cada dos días, alertó por primera vez a los astrónomos sobre el pinzón el 10 de abril de 2023. Una vez que lo detectaron, los investigadores iniciaron un programa de observaciones planificado previamente. que habían estado en espera, listos para dirigir rápidamente su atención a cualquier candidato potencial de LFBOT que surgiera.

Las mediciones espectroscópicas realizadas con el telescopio Gemini Sur en Chile encontraron que el Pinzón tiene una temperatura abrasadora de 20.000 grados Celsius. Gemini también ayudó a determinar su distancia a la Tierra para poder calcular su luminosidad. Junto con los datos de otros observatorios, incluido el Observatorio de rayos X Chandra y el radiotelescopio Very Large Array, estos hallazgos confirmaron que la explosión fue efectivamente un LFBOT.

Los LFBOT podrían ser el resultado de estrellas destrozadas por un agujero negro de masa intermedia (entre 100 y 1000 masas solares). La alta resolución y la sensibilidad infrarroja del telescopio espacial James Webb de NASA/ESA/CSA podrían eventualmente usarse para descubrir que Finch explotó dentro de un cúmulo globular de estrellas en el halo exterior de una de las dos galaxias vecinas. Un cúmulo de estrellas globulares es el lugar más probable para encontrar un agujero negro de masa intermedia.

Para explicar la ubicación inusual de Finch, los investigadores están considerando la posibilidad alternativa de que sea el resultado de una colisión de dos estrellas de neutrones, que viajan muy lejos de su galaxia anfitriona, y que han estado girando en espiral una hacia la otra durante miles de millones de años. Estas colisiones producen una kilonova, una explosión 1.000 veces más potente que una supernova estándar. Sin embargo, una teoría muy especulativa es que si una de las estrellas de neutrones está altamente magnetizada (un magnetar), podría amplificar enormemente el poder de la explosión incluso hasta 100 veces el brillo de una supernova normal.

"El descubrimiento plantea muchas más preguntas de las que responde", dijo Chrimes. "Se necesita más trabajo para determinar cuál de las muchas explicaciones posibles es la correcta".

Debido a que los transitorios astronómicos pueden aparecer en cualquier lugar y en cualquier momento, y son relativamente fugaces en términos astronómicos, los investigadores dependen de estudios de campo amplio que pueden monitorear continuamente grandes áreas del cielo para detectarlos y alertar a otros observatorios como el Hubble para que realicen un seguimiento. observaciones.

Según los investigadores, se necesita una muestra más grande para lograr una mejor comprensión del fenómeno. Los próximos telescopios de rastreo de todo el cielo podrán detectar más, dependiendo de la astrofísica subyacente.

Más información

El Telescopio Espacial Hubble es un proyecto de cooperación internacional entre la ESA y la NASA.

El equipo internacional de astrónomos en este estudio está formado por A. A. Chrimes, (Universidad de Radboud, Países Bajos), P. G. Jonker (Universidad de Radboud e Instituto Holandés de Investigación Espacial, Países Bajos), A. J. Levan (Universidad de Radboud, Países Bajos; Universidad de Warwick, Reino Unido), D. L. Coppejans (Universidad de Warwick, Reino Unido), N. Gaspari (Universidad de Radboud, Países Bajos), B. P. Gompertz (Universidad de Birmingham, Reino Unido), P. J. Groot (Universidad de Radboud, Países Bajos; Universidad de Ciudad del Cabo y Observatorio Astronómico de Sudáfrica, Sudáfrica), D. B. Malesani (Universidad de Radboud, Países Bajos; Centro Cosmic Dawn (DAWN) y Universidad de Copenhague, Dinamarca), A. Mummery (Astrofísica de Oxford, Reino Unido), E. R. Stanway (Universidad de Warwick , Reino Unido) y K. Wiersema (Universidad de Hertfordshire, Reino Unido).

Crédito de la imagen: NASA, ESA, NOIRLab de NSF, M. Garlick, M. Zamani

Enlaces

• Publicación en el sitio web de STScI
• Publicación en el sitio web de la NASA
• Lanzamiento en el sitio web de NOIRLab
• Artículo científico

Contactos

Ashley Chrimes

Agencia Espacial Europea

Correo electrónico: Ashley.Chrimes@esa.int

Bethany Downer

Director de Comunicaciones Científicas de la ESA/Hubble

Correo electrónico: Bethany.Downer@esahubble.org

Publicado en ESA/Hubble el 9 de octubre del 2023, enlace publicación.