MAGIC detecta la explosión nuclear de una estrella ‘vampiro’

Los resultados de las observaciones, realizadas con los telescopios Cherenkov MAGIC, y los nuevos descubrimientos acerca de estas explosiones estelares se publican hoy en la revista Nature Astronomy.

El IEEC participa en este proyecto a través de investigadores del Institut de Ciències del Cosmos (ICCUB) y el Centro de Estudios e Investigación Espaciales (CERES) de la Universitat Autònoma de Barcelona (UAB).

El 8 de agosto de 2021 se recibió una alerta de la explosión en rayos gamma de muy alta energía de una de las novas más estudiadas en la Vía Láctea, RS Ophiuchi, en la constelación Ofiuco (​​«el portador de la serpiente»). La increíble explosión de la nova RS Oph alcanzó la Tierra y fue detectada inmediatamente por telescopios ópticos y por el telescopio Large Area Telescope (LAT) a bordo del satélite de rayos gamma Fermi. Inmediatamente se activó un amplio dispositivo de seguimiento y toda una serie de observaciones lo siguieron, haciendo de esta la primera nova detectada en un rango de energía tan amplio, tanto desde la Tierra como desde el espacio. Al día siguiente, el 9 de agosto de 2021, la colaboración MAGIC usó su sistema gemelo de telescopios Cherenkov, ubicado en el Observatorio del Roque de los Muchachos (en la isla de La Palma), para observar en la dirección de RS Oph, detectando también la fuente.

El resultado del trabajo, que se publica hoy en la revista Nature Astronomy, identifica las novas como un nuevo tipo de fuente de rayos gamma de muy alta energía. Este evento es el primero que se percibe a estas energías y permite comprender mejor esta clase de erupciones y su potencial papel en la producción de los misteriosos rayos cósmicos presentes en la Vía Láctea.

«La erupción de RS Oph es un evento muy raro en el cielo en rayos gammas: es la nova más luminosa y con el flujo más alto detectada en rayos gamma hasta la fecha, y la observamos justo a tiempo», afirma Rubén López-Coto, investigador del Istituto Nazionale di Fisica Nucleare – Sezione di Padova (INFN Padova) y visitante en el Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA, CSIC), y uno de los autores principales del trabajo. El Institut d’Estudis Espacials de Catalunya (IEEC) participa en este proyecto a través de investigadores del Institut de Ciències del Cosmos de la Universitat de Barcelona (ICCUB) y del Centre d'Estudis i Recerca Espacials (CERES) de la Universitat Autònoma de Barcelona (UAB).

Gracias a las excelentes condiciones de observación en La Palma, a la rápida reacción de la colaboración y a la alta sensibilidad de los telescopios MAGIC, se pudo detectar la nova a energías cien mil millones de veces mayores que la luz visible. También se realizaron observaciones ópticas las noches siguientes con el Telescopio Joan Oró (TJO) del Observatorio del Montsec (gestionado por el IEEC), entre otras instalaciones.

«Este trabajo ha identificado las novas como un nuevo tipo de fuente de rayos gamma de muy alta energía. Se ha abierto, por tanto, una nueva línea de investigación en la astronomía de rayos gamma de muy alta energía», añade Alicia López-Oramas, investigadora del Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC), y también co-autora principal de este trabajo.
 

El sistema de telescopios MAGIC observando la erupción de la nova RS Ophiuchi la
noche de la detección de rayos gamma de muy alta energía (11 de Agosto de 2021).
Crédito: Urs Leutenegger.

¿Qué es una nova? 

El fin de una estrella tras su muerte depende de su masa. Dentro de unos cinco mil millones de años, cuando el Sol se agote, se expandirá hasta convertirse en una estrella gigante roja, para después colapsar en un cadáver estelar conocido como enana blanca. Estos remanentes estelares son muy densos y, bajo ciertas circunstancias, pueden producir grandes explosiones.

En sistemas binarios en los que la enana blanca tiene como compañera una estrella gigante roja, el hidrógeno proveniente de las capas más externas de la gigante roja puede sucumbir a la atracción gravitacional de la enana blanca y acumularse en su superficie. «Este “vampirismo” de una enana blanca sobre una estrella en fase activa tiene como consecuencia una explosión nuclear en su superficie, que hace que esta expulse la mayor parte del hidrógeno y los productos de la fusión hacia el espacio interestelar», dice Marc Ribó, vicecoordinador de física de MAGIC, director del Observatori del Montsec e investigador del IEEC en el ICCUB.

Este tipo de explosiones son muy luminosas, pudiendo ser hasta 100.000 veces más brillantes que nuestro Sol, y son conocidas como novas. Si el ciclo de transferencia de material entre las dos estrellas comienza de nuevo, se puede reiniciar el proceso que en el futuro desembocará otra vez en una explosión en los sistemas conocidos como recurrentes.

«MAGIC ha estado siguiendo sin éxito explosiones de novas desde hace algún tiempo. Es gratificante cuando ves que el esfuerzo merece la pena y logramos abrir nuevas ventanas que traen un conocimiento más profundo de nuestro universo», puntualiza Óscar Blanch, portavoz de la colaboración MAGIC e investigador del Institut de Física d’Altes Energies (IFAE). «Es el fruto del trabajo de muchas personas», concluye.

Para entender por completo la compleja relación entre eventos violentos en el medio interestelar de nuestra galaxia serán necesarias más observaciones como las que se presentan en el artículo publicado hoy. La colaboración MAGIC continuará la vigilancia celestial de remanentes estelares, tanto en la Vía Láctea como en otras galaxias.

Sobre MAGIC

La comunidad española participa en MAGIC desde sus inicios. Actualmente son miembros de la colaboración: el Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT), el Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC), el Institut de Física d'Altes Energies (IFAE), la Universitat Autònoma de Barcelona (UAB), el Instituto de Ciencias del Cosmos de la Universitat de Barcelona (ICCUB), la Universidad Complutense de Madrid (UCM) y el Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA). El Institut d'Estudis Espacials de Catalunya (IEEC) participa en este proyecto a través de investigadores del ICCUB y del Centro de Estudios e Investigación Espaciales (CERES, UAB). Además, el centro de datos de MAGIC es el Port d'Informació Científica (PIC), una colaboración del IFAE y el CIEMAT.

Nota de prensa elaborada en colaboración con las Oficinas de Comunicación del Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) y del Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA), juntamente con la colaboración MAGIC.

Imagen Principal

Enana blanca «chupando» material de una gigante roja
Leyenda: Recreación de una enana blanca acretando material de su estrella compañera gigante roja, lo que daría lugar a una explosión de rayos gamma de muy alta energía como la que se ha observado en este estudio.
Crédito: Superbossa / Max Planck Institute.

Enlaces

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– ICCUB
– MAGIC

Más información

Esta investigación se presenta en un artículo titulado «Proton acceleration in thermonuclear nova explosions revealed by gamma rays», de D. Green, R. López-Coto, A. López-Oramas, J. Sitarek et al. que se ha publicado en la revista Nature Astronomy el 14 de abril de 2022.

El Institut d’Estudis Espacials de Catalunya (IEEC) promueve y coordina la investigación y el desarrollo tecnológico espacial en Cataluña en beneficio de la sociedad. El IEEC fomenta las colaboraciones tanto a nivel local como mundial, y es un eficiente agente de transferencia de conocimiento, innovación y tecnología. Como resultado de 25 años de investigación de alta calidad, llevada a cabo en colaboración con las principales organizaciones internacionales, el IEEC se encuentra entre los mejores centros de investigación internacionales, centrados en áreas como: astrofísica, cosmología, ciencias planetarias y observación de la Tierra. La división de ingeniería del IEEC desarrolla instrumentación para proyectos terrestres y espaciales, y tiene una amplia experiencia trabajando con organizaciones privadas y públicas del sector aeroespacial y otros sectores de innovación. 
 
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