Detectada l’explosió còsmica més duradora mai observada
Experts de l’IEEC a l’Institut de Ciències de l’Espai (ICE-CSIC) han estudiat l’explosió, que és més de 10 vegades més brillant que cap altra supernova.
Va tenir lloc a una distància aproximada de 8.000 milions d'anys llum, quan l'univers tenia uns 6.000 milions d'anys.
Un equip internacional d'astrònoms, liderat per la Universitat de Southampton i amb la participació d’investigadors de l’Institut d’Estudis Espacials de Catalunya (IEEC) a l'Institut de Ciències de l'Espai (ICE-CSIC), ha descobert l'explosió còsmica més duradora mai vista, tal com presenten en un article publicat avui a la revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
L'explosió és més de 10 vegades més brillant que cap altra supernova coneguda (explosió estel·lar) i 3 vegades més brillant que l'esdeveniment de disrupció de marea, fenomen astronòmic en què una estrella s’apropa massa a un forat negre supermassiu i ‘cau’ dins ell.
L’explosió estel·lar, coneguda com a AT2021lwx, ha tingut una durada de més de tres anys, en comparació amb la majoria de les supernoves que només són visiblement lluminoses durant uns mesos. L’AT2021lwx va tenir lloc a una distància aproximada de 8.000 milions d'anys llum, quan l'univers tenia uns 6.000 milions d'anys, i encara és detectada per una xarxa de telescopis.
L'equip creu que l'explosió és resultat d'un gran núvol de gas, possiblement milers de vegades més gran que el nostre Sol, que ha estat esbocinat violentament per un forat negre supermassiu. Els fragments del núvol serien consumits, enviant ones de xoc a través de les seves restes, així com a una mena de gran rosquilla polsegosa que envolta el forat negre. Aquests esdeveniments són excepcionals i fins ara no se n'havia observat cap d'aquest calibre.
El 2022, el mateix equip va presenciar l'explosió més brillant mai registrada: un esclat de raigs gamma conegut com GRB 221009A. Encara que aquest va ser més brillant que l'esdeveniment AT2021lwx, va durar només una fracció del temps: l'energia total alliberada per l'explosió de l'AT2021lwx és molt més gran.
«És realment impactant quan trobes un esdeveniment transitori, comproves la seva brillantor i te n'adones que és un ordre de magnitud més brillant que qualsevol altra supernova», diu Lluís Galbany, investigador de l’IEEC a l’ICE-CSIC. «Quan els nostres col·laboradors ens van comunicar l’existència d’aquest esdeveniment transitori, ràpidament vam preparar una proposta de resposta ràpida per observar-lo amb el Gran Telescopi Canàries», afegeix.
Detectada gràcies a una xarxa de telescopis
AT2021lwx va ser detectada per primera vegada el 2020 per la Zwicky Transient Facility a Califòrnia i posteriorment recollida pel Sistema d'Última Alerta d'Impacte Terrestre d'Asteroides (ATLAS, per les seves sigles en anglès), amb seu a Hawaii. Aquestes instal·lacions examinen el cel nocturn per detectar objectes transitoris que canvien ràpidament de brillantor, cosa que permet detectar esdeveniments còsmics com supernoves, així com asteroides i estels. Fins ara no se sabia la magnitud de l'explosió.
«Ens trobem amb això per casualitat, ja que el nostre algorisme de cerca el va assenyalar quan buscàvem un tipus de supernova», diu el Dr. Philip Wiseman, investigador de la Universitat de Southampton i líder de la investigació. «La majoria de les supernoves i esdeveniments de disrupció de marea només duren un parell de mesos abans de desaparèixer. Que alguna cosa fos brillant durant més de dos anys va ser molt inusual».
L'equip va investigar més a fons l'objecte amb diversos telescopis diferents: el Telescopi Neil Gehrels Swift (una col·laboració entre la NASA, el Regne Unit i Itàlia), el New Technology Telescope (operat per l'Observatori Europeu Austral) a Xile i el Gran Telescopi Canàries a La Palma, Espanya.
«Atesa la singularitat d’aquest esdeveniment, el vam observar en diferents longituds d’ona amb l’objectiu de comprendre la seva naturalesa. En particular, la nostra proposta al Gran Telescopi de Canàries (GTC) ens va permetre analitzar la presència i l'absència de diferents línies espectrals i comparar-les amb altres esdeveniments transitoris coneguts per comprendre millor els processos físics darrere d'aquesta font brillant», apunta Tomás. E. Müller Bravo, investigador postdoctoral de l’IEEC a l’l'ICE-CSIC i investigador principal de la proposta al GTC.
Mesurant la distància a l'explosió
En analitzar l'espectre de la llum, dividir-lo en diferents longituds d'ona i mesurar les diferents característiques d'absorció i emissió de l'espectre, l'equip va poder mesurar la distància amb aquesta finalitat.
Els únics objectes a l'univers que són tan brillants com AT2021lwx són els quàsars, forats negres supermassius amb un flux constant de gas que cau sobre ells a alta velocitat.
«Quan descobreixes un esdeveniment transitori amb propietats diferents de les que acostumes a monitorar, la teva primera reacció és intentar explicar quins esdeveniments poden produir-los i com. Com a conseqüència, apareixen múltiples alternatives, però molt poques poden descriure les observacions», diu Claudia Gutiérrez, investigadora postdoctoral de l'ICE-CSIC. «Això és el que va passar amb aquest esdeveniment», afegeix.
Què va causar l’explosió?
Hi ha diferents teories sobre el que podria haver causat aquesta explosió, però l'equip considera que l'explicació més factible és que un núvol extremadament gran de gas (principalment hidrogen) o pols s'ha desviat de la seva òrbita al voltant del forat negre i ha estat atrapat per aquest.
L'equip es proposa ara recopilar més dades sobre l'explosió, mesurant diferents longituds d'ona, inclosos els raigs X, que podrien revelar la superfície i la temperatura de l'objecte, així com altres processos subjacents. També portaran a terme simulacions computacionals millorades per comprovar si coincideixen amb la seva teoria de la causa de l'explosió.
Nota de premsa elaborada en col·laboració amb l’Institut de Ciències de l’Espai (ICE-CSIC).
Imatge Principal
Peu d’imatge: Impressió artística de la creació d'un forat negre.
Crèdit: John A. Paice.
Enllaços
– IEEC
– ICE-CSIC
Més informació
Aquesta recerca es presenta en un article titulat «Multiwavelength observations of the extraordinary accretion event AT2021lwx», de P. Wiseman et al., inclosos L. Galbany, T. Müller-Bravo i Claudia Gutiérrez, que ha aparegut a la revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society el 12 de maig de 2023. Doi.org/10.1093/mnras/stad1000
L’Institut d’Estudis Espacials de Catalunya (IEEC) promou i coordina la recerca i el desenvolupament tecnològic espacial a Catalunya en benefici de la societat. L’IEEC fomenta les col·laboracions tant a nivell local com mundial, i és un eficient agent de transferència de coneixement, innovació i tecnologia. Com a resultat de més de 25 anys de recerca d’alta qualitat, duta a terme en col·laboració amb les principals organitzacions internacionals, l’IEEC es troba entre els millors centres d’investigació internacionals centrats en àrees com: l’astrofísica, la cosmologia, les ciències planetàries i l’observació de la Terra. La divisió d’enginyeria de l’IEEC desenvolupa instrumentació per a projectes terrestres i espacials, i té una àmplia experiència treballant amb organitzacions privades i públiques del sector aeroespacial així com altres sectors d’innovació.
L’IEEC és una fundació privada sense ànim de lucre regida per un Patronat compost per la Generalitat de Catalunya i unes altres quatre institucions amb una unitat científica cadascuna, que en conjunt constitueixen el nucli de l’activitat d’I+D de l’IEEC: la Universitat de Barcelona (UB) amb la unitat de recerca ICCUB – Institut de Ciències del Cosmos; la Universitat Autònoma de Barcelona (UAB) amb la unitat de recerca CERES – Centre d’Estudis i Recerca Espacials; la Universitat Politècnica de Catalunya · BarcelonaTech (UPC) amb la unitat de recerca CTE – Grup de Recerca en Ciències i Tecnologies de l’Espai; i el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) amb la unitat de recerca ICE – Institut de Ciències de l’Espai. L’IEEC és un centre CERCA (Centres de Recerca de Catalunya).
Contactes
Oficina de Comunicació de l'IEEC
Barcelona, Espanya
Correu electrònic: comunicacio@ieec.cat
Autor Principal a l’IEEC
Barcelona, Espanya
Lluís Galbany
Institut d’Estudis Espacials de Catalunya (IEEC)
Institut de Ciències de l’Espai (ICE-CSIC)
Correu electrònic: lgalbany@ieec.cat