El telescopio Chandra de la NASA descubre fuegos artificiales inesperados tras explosiones estelares
Las secuelas de una supernova, una explosión estelar, suelen ser una nube de gas caliente que se desvanece lentamente. Por eso, cuando los astrónomos apuntaron el Observatorio de Rayos X Chandra de la NASA hacia la galaxia cercana Messier 83 (M83), no esperaban encontrar una población de remanentes de supernovas, o los restos de estas explosiones, que mostraran cambios drásticos en su brillo. Los nuevos resultados se presentaron el lunes en la reunión de la Sociedad Astronómica Estadounidense en Pasadena, California, y se publicaron en The Astrophysical Journal.
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| Estas imágenes muestran dos fuentes de rayos X, de las 22 encontradas en la galaxia M83, que varían su brillo de forma sorprendente según los datos del telescopio Chandra, recopilados durante 14 años. Se incluye una imagen compuesta de campo completo de M83 con rayos X del Chandra (rojo, verde y azul) y datos de luz óptica del Hubble (rojo, verde y azul). Las dos fuentes variables del Chandra se muestran en un vídeo timelapse en primer plano . La explicación preferida del equipo científico es que provienen de una población de estrellas que sobrevivieron a la destrucción de su compañera en una explosión de supernova. Créditos: Rayos X: NASA/CXC/SAO; Óptica: NASA/ESA/AURA/STScI, Hubble Heritage Team, W. Blair (STScI/Universidad Johns Hopkins) y R. O'Connell (Universidad de Virginia); Procesamiento de imágenes: NASA/CXC/SAO/A. Jubett, L. Frattare y P. Edmonds. |
La galaxia M83, situada a unos 15 millones de años luz de la Tierra, está formando estrellas a un ritmo elevado. Los investigadores analizaron 14 años de datos del telescopio Chandra sobre la galaxia, que abarcan desde el año 2000 hasta el 2014.
Utilizando este extenso conjunto de datos, los investigadores detectaron variaciones sorprendentes en el brillo de rayos X de fuentes previamente identificadas como remanentes de supernovas. Los investigadores esperaban que los remanentes de supernovas con más de un siglo de antigüedad se atenuaran gradualmente en rayos X, pero no que su brillo cambiara drásticamente.
El equipo descubrió que aproximadamente la mitad de las fuentes de rayos X asociadas con remanentes de supernovas en su muestra mostraron cambios en el brillo de los rayos X a lo largo de los 14 años de observaciones, un resultado completamente inesperado.
«Sabíamos que las fuentes individuales de rayos X podían variar drásticamente», dijo Andrea Prestwich, de la Universidad Católica de América, quien dirigió el estudio. «Pero descubrir que tantos remanentes de supernova se comportaban de esta manera fue una verdadera sorpresa. Algo inusual está sucediendo en estos objetos. Determinar la causa sigue siendo un desafío, ya que la distancia de M83 limita los detalles que podemos observar».
Uno de los 22 remanentes de supernova variables tiene una explicación sencilla: SN 1957D, los restos de una supernova observada por primera vez hace casi 70 años, está chocando contra el material que rodea el lugar de la explosión, produciendo los destellos de rayos X observados. Pero esto no explica el resto de la muestra. No hay evidencia que sugiera que los 22 remanentes se formaron en el último siglo. Debe haber algún otro factor que explique la variabilidad.
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| Imagen compuesta de la galaxia M51 que combina datos del Observatorio de Rayos X Chandra de la NASA (púrpura) con datos ópticos (rojo, verde y azul) obtenidos con telescopios terrestres por un equipo de astrofotógrafos. Un número sorprendentemente alto de fuentes de rayos X asociadas con remanentes de supernovas en M51 muestran grandes variaciones de brillo, similares al comportamiento observado en M83. Crédito: Chandra Datos de rayos X: NASA/CXC/SAO; Astrobin/óptico terrestre: C.Björk, T.Bähnck, S.Donoso, J.Gentillon, A. y D.Grelin, S.Guberski, R. Hall, T.Heuberger, J.Jacks, P.Kent, Br.Meyers, W.Ostling, N.Puig, T.Schaeffer, F.Schöfbänker, M.Vasilev; Procesamiento de imágenes: NASA/CXC/SAO/L. Frattare |
La explicación más probable es que el equipo haya descubierto una población de estrellas supervivientes: estrellas que sobrevivieron a la destrucción de su compañera en una explosión de supernova.
En este escenario, cada fuente variable de rayos X comenzó como un par de estrellas masivas que orbitaban entre sí. La estrella más masiva colapsó y explotó como una supernova, dejando tras de sí un agujero negro o una estrella de neutrones ultradensa. Su compañera sobrevivió.
«Es posible que esta galaxia contenga una colección de remanentes de supernovas donde una estrella [2,1]masiva sobrevive a la supernova y queda atrapada en una órbita con un agujero negro o una estrella de neutrones», dijo el coautor Michael McCollough del Centro de Astrofísica | Harvard & Smithsonian (CfA). «La estrella de neutrones o el agujero negro pueden entonces comenzar a extraer material de la superficie de la estrella masiva».
El material que cae hacia el agujero y estrella de neutrones se sobrecalienta debido a la intensa atracción gravitatoria, produciendo los rayos X que detecta Chandra. Este tipo de sistemas, conocidos como binarias de rayos X de alta masa (HMXB, por sus siglas en inglés), se encuentran entre las fuentes de rayos X más variables del universo. Los investigadores afirman que podrían ser la causa de las variaciones observadas en los remanentes de supernova de M83.
Los astrónomos conocen los sistemas binarios de rayos X de alta masa (HMXB) desde hace décadas, pero la diferencia con este grupo en M83 radica en su conexión con remanentes de supernovas. Anteriormente, solo se habían identificado unos pocos remanentes de supernovas asociados con HMXB en las observaciones de todas las galaxias. Es algo sin precedentes encontrar más de 20 candidatos prometedores en una sola galaxia.
Los autores descubrieron que los remanentes de supernovas variables se encuentran en regiones con concentraciones más altas de estrellas masivas que en otras partes de la galaxia, lo que aumenta las posibilidades de que exista una relación entre los remanentes y los sistemas binarios de rayos X de alta masa (HMXB).
Existe otra posible explicación: en lugar de atraer material de una estrella compañera, el agujero negro o la estrella de neutrones podrían estar recapturando parte del material expulsado por la explosión original.
«Esto podría ser un ejemplo de reciclaje cósmico, donde los restos de la explosión vuelven a caer sobre el mismo objeto que creó la supernova», dijo el coautor Roy Kilgard, de la Universidad de Wesleyan. «Y es muy posible que ambas explicaciones estén presentes: las diferentes fuentes de nuestra muestra pueden tener orígenes distintos».
Estos resultados no son exclusivos de M83. Un estudio posterior de la galaxia cercana M51, en plena formación estelar, realizado por Zoe Hoiland del Vassar College y Kilgard, ha descubierto una población similar de fuentes variables de rayos X asociadas con remanentes de supernovas, lo que sugiere que dichos sistemas pueden ser una característica de las galaxias que experimentan una intensa formación estelar.
Los datos de Chandra para M83 comenzaron con observaciones individuales en 2000 y 2001, seguidas de 10 observaciones entre 2010 y 2011 y otra observación en 2014.
El Centro de Vuelos Espaciales Marshall de la NASA en Huntsville, Alabama, gestiona el programa Chandra. El Centro de Rayos X Chandra del Observatorio Astrofísico Smithsoniano controla las operaciones científicas desde Cambridge, Massachusetts, y las operaciones de vuelo desde Burlington, Massachusetts.
Contactos de prensa:
Megan Watzke
Centro de Rayos X Chandra, Cambridge, Massachusetts,
Joel Wallace
Centro de Vuelos Espaciales Marshall, Huntsville, Alabama,
Publicado en Chandra el 15 de junio del 2026, enlace publicación.
