Detecten l’esclat provocat per un forat negre en engolir una estrella

• L’explosió còsmica va assolir la màxima brillantor en tan sols 4 dies en una petita galàxia situada a 500 milions d’anys llum
• L’equip liderat per Claudia Gutiérrez, investigadora de l’IEEC a l’Institut de Ciències de l’Espai (ICE-CSIC), ha utilitzat el Gran Telescopi Canàries (GTC) i el Telescopi Òptic Nòrdic (NOT), a l’Observatori del Roque de Los Muchachos, de l’Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC), a La Palma
• Els detalls d’aquest esclat extraordinari s’han publicat a The Astrophysical Journal

Un equip científic internacional ha aconseguit captar un esclat còsmic excepcionalment ràpid i brillant en una petita galàxia situada a 500 milions d’anys llum. Aquesta troballa, liderada per Claudia Gutiérrez, investigadora de l’Institut d’Estudis Espacials de Catalunya (IEEC) a l’Institut de Ciències de l’Espai (ICE-CSIC), es publica avui en un estudi de la revista especialitzada The Astrophysical Journal.

L’esclat, identificat com CSS161010, va assolir la màxima brillantor en tan sols 4 dies i va baixar a la meitat en només 2,5 dies, cosa que va suposar que tant el seu descobriment com les observacions posteriors de la seva evolució esdevinguessin una fita científica i un desafiament per a l’equip investigador. 

L’esdeveniment CSS161010 va ser descobert pel Catalina Real-Time Transient Survey, amb una detecció anterior de l’All-Sky Automated Survey for SuperNovae. El seguiment posterior, que va permetre la seva caracterització, es va realitzar amb el Gran Telescopi Canàries (GTC) i el Telescopi Òptic Nòrdic (NOT), ambdós instal·lats a l’Observatori del Roque de Los Muchachos, de l’Institut d’Astrofísica de Canàries (IAC), ubicat al municipi de Garafía a La Palma.

Aquest tipus de fenòmens còsmics de ràpida evolució són molt difícils d’estudiar per la seva naturalesa. Tot i això, les tècniques modernes i els instruments més avançats permeten estudiar-los gràcies a la millora en el camp de visió i a la capacitat per captar imatges d’alta resolució dels telescopis emprats.

Fins ara, només s’han detectat una desena d’explosions còsmiques amb aquestes característiques quant a brillantor i evolució, però el seu origen continua sent un complet misteri. Tot i això, l’equip d’investigadors liderats per Claudia Gutiérrez considera que, per primera vegada, les propietats espectrals úniques de CSS161010 donen pistes importants sobre el seu origen físic i la seva anàlisi suggereix que en realitat es tracta de la imatge resultant d’un petit forat negre engolint una estrella.

Aquesta és la conclusió a la qual es va arribar després de trobar línies amples d’hidrogen a l’anàlisi, que mostraven velocitats molt altes (de fins al 10% de la velocitat de la llum) i una evolució sense precedents. Dos mesos després de l’inici de l’esclat, la brillantor de l’objecte havia disminuït 900 vegades respecte del màxim. Sorprenentment, els espectres captats pel Gran Telescopi Canàries en aquesta època van revelar que tots els perfils de línies d’hidrogen encara estaven desplaçats cap al blau, cosa que en astrofísica significa que s’estan acostant cap a nosaltres a velocitats extremadament altes. Això indicaria una forta sortida de gas, fet totalment inesperat en fenòmens com el d’una supernova.

«No havíem trobat mai un perfil de línia d’hidrogen tan desplaçat cap al blau. Aquesta característica era alhora sorprenent i intrigant, cosa que ens va impulsar a investigar possibles connexions amb la galàxia on es va produir l’esdeveniment», explica Gutiérrez.

A la recerca de forats negres de massa intermèdia

L’esclat va tenir lloc en una galàxia diminuta que conté una massa d’estrelles unes 400 vegades inferior a la de la nostra Via Làctia. Per tant, si la galàxia acull un forat negre massiu, la seva massa també ha de ser petita, cosa que correspon a un forat negre de massa intermèdia.

«Fins ara, aquest tipus de forats negres han estat extremament difícils d’identificar i els astrònoms només coneixen un nombre molt petit de casos confirmats», explica el professor Seppo Mattila, de la Universitat de Turku (Finlàndia), un dels autors principals de l’estudi. «Identificar i caracteritzar els forats negres de massa intermèdia és essencial per comprendre les vies de formació i l’evolució dels forats negres. De fet, són els components fonamentals dels forats negres supermassius que es troben al centre de les galàxies, i s’ha observat que existeixen fins i tot a l’univers primitiu», afegeix el professor Mattila.

El professor Peter Lundqvist, de la Universitat d’Estocolm i també part d’aquest equip, conclou: «La desintegració d’una estrella que es va acostar massa al forat negre de massa intermèdia va revelar el forat negre, que altrament estaria en repòs. És probable que hi hagi altres forats negres d’aquest tipus a altres galàxies nanes, i necessitem seguir la pista d’esdeveniments similars a CSS161010 per poder determinar amb més precisió les propietats d’aquests forats negres».

Nota de premsa elaborada en col·laboració amb l’Institut de Ciències de l’Espai.

Aquesta recerca es presenta en un article titulat «CSS161010: A Luminous, Fast Blue Optical Transient with Broad Blueshifted Hydrogen Lines», de C. P. Gutiérrez et al., que apareixerà a la revista The Astrophysical Journal l’11 de desembre de 2024. DOI:10.3847/1538-4357/ad89a5.

• IEEC
• ICE-CSIC
• Gran Telescopio Canarias
• Nordic Optical Telescope

Contactes