Un cadáver estelar da señales de vida con unas fulguraciones nunca antes observadas

• Un cadáver estelar activo, posiblemente un agujero negro o una estrella de neutrones, fue la fuente probable de fulguraciones energéticas sin precedentes
• Las explosiones son mucho más brillantes que las del final de la vida que experimentan habitualmente las estrellas masivas, pero tardan días en desvanecerse en lugar de semanas
• Investigadores del IEEC en el Instituto de Ciencias del Espacio (ICE-CSIC) participan en este nuevo estudio publicada en Nature

Un cadáver estelar activo, causado por la explosión de una estrella lejana, es la fuente probable de repetidas fulguraciones energéticas observadas durante varios meses. Este fenómeno no se había observado nunca antes y un equipo liderado por la Universidad de Cornell, en el que participan investigadores del Institut d’Estudis Espacials de Catalunya (IEEC) en el Instituto de Ciencias del Espacio (ICE-CSIC), lo recoge en una nueva investigación publicada hoy en Nature.

Las fulguraciones fueron breves, de apenas unos minutos de duración, y cien días después eran tan fuertes como durante la explosión original. Aparecieron después de un tipo de cataclismo estelar poco común que el equipo se había propuesto encontrar, conocido como evento transitorio óptico azul, rápido y luminoso (LFBOT, por sus siglas en inglés). Ha sido oficialmente denominado AT2022tsd y se conoce como ‘el diablo de Tasmania’.

Desde su descubrimiento en 2018, el equipo ha especulado sobre la causa de estas explosiones tan extremas. Estas son mucho más brillantes que el final de la vida que experimentan habitualmente las estrellas masivas, pero tardan días en desvanecerse en lugar de varias semanas. Para estudiar estas fulguraciones sin precedentes se han utilizado 15 telescopios ubicados en distintas partes del mundo. El equipo cree que la actividad de las fulguraciones confirma que el origen debe estar en un cadáver estelar: un agujero negro o una estrella de neutrones.

Lluís Galbany, Claudia Gutiérrez y Tomás E. Müller-Bravo, investigadores del IEEC en el ICE-CSIC, contribuyeron a la investigación como parte de ePESSTO+ (extended Public ESO Spectroscopic Survey of Transient Objects). Esta colaboración empezó en 2019 y busca explorar nuevas poblaciones de eventos transitorios.

Anna Y. Q. Ho, profesora adjunta de astronomía en el Colegio de Ciencias y Artes, es la primera autora del estudio. Ayudó a caracterizar el ‘diablo de Tasmania’ y los resultantes pulsos de luz observados aproximadamente a mil millones de años luz de la Tierra. «No creemos que nada más pueda provocar este tipo de fulguración. Esto pone fin a años de debate sobre qué impulsa este tipo de explosión y revela un método inusualmente directo para estudiar la actividad de los cadáveres estelares», afirma. 

Ella escribió el software que alertó del evento en septiembre de 2022, mientras analizaba medio millón de cambios, o eventos transitorios, detectados a diario a través de un cartografiado de todo el cielo realizado por el telescopio Zwicky Transient Facility, con sede en California, EE.UU. Durante una supervisión rutinaria de la explosión, que se estaba desvaneciendo, en diciembre de 2022 el equipo descubrió que una de las imágenes analizadas registró luz, seguida de un pico de brillo intenso en el cuadro central que desapareció rápidamente.

«Nadie sabía realmente qué decir», recuerda Ho. «Nunca habíamos tenido nada así antes —algo tan rápido y con un brillo tan fuerte como la explosión original meses después— en ninguna supernova o FBOT. Nunca habíamos visto esto en astronomía, punto». 

«Encontrar y caracterizar LFBOTs es un desafío debido a su naturaleza: son objetos que evolucionan muy rápidamente. Perdemos información importante sobre sus mecanismos de explosión y su física si esperamos unos días para coordinar las observaciones. Por lo tanto, debemos activar las observaciones cuando se encuentre un buen candidato», explica Claudia Gutiérrez. «A pesar de todos nuestros esfuerzos, hemos detectado alrededor de una docena de LFBOTs, de los cuales solo seis proporcionan algunas pistas sobre esta nueva clase de eventos. De ellos, solo uno, el ‘diablo de Tasmania’, muestra estas fulguraciones sin precedentes», añade.

Para investigar más a fondo este brillo, el equipo involucró a compañeros que contribuyeron con observaciones de más de diez telescopios, entre ellos uno equipado con una cámara de alta velocidad. El equipo revisó datos anteriores y trabajó para descartar otras posibles fuentes de luz. Su análisis finalmente confirmó al menos 14 pulsos de luz irregulares durante un período de 120 días, lo que probablemente sea solo una fracción del número total, según Ho.

Explorando la evolución estelar

Se continúa estudiando exactamente qué procesos estaban en funcionamiento, quizá un agujero negro que canaliza chorros de materia estelar hacia el exterior a una velocidad cercana a la de la luz. El equipo espera que la investigación avance en sus objetivos a largo plazo para registrar cómo las propiedades de las estrellas pueden predecir la forma en que morirán y el tipo de cadáver que producirán. Los LFBOT pueden ser una oportunidad para observar una estrella en su transición a la etapa posterior a su muerte.

«Dado que la muestra actual de LFBOTs sigue siendo pequeña, los estudios de alta cadencia actuales y futuros, como LS4, GOTO y BlackGem, serán esenciales para aumentar su número y ayudar a dilucidar el escenario progenitor de este tipo de eventos transitorios», señala Tomás E. Müller-Bravo.

«Es un buen momento para estudiar el universo de eventos transitorios. Hace apenas cinco años habría sido imposible detectar un evento así. Nuestro grupo de investigación de supernovas del ICE-CSIC está haciendo un esfuerzo extra para formar parte de estas colaboraciones internacionales y poder ser los primeros en detectar, seguir y estudiar eventos extraordinarios como AT2022tsd», concluye Lluís Galbany.

Nota de prensa preparada en colaboración con el Instituto de Ciencias del Espacio (ICE-CSIC).

Más información

Esta investigación se presenta en un artículo titulado «Minutes-duration Optical Flares with Supernova Luminosities», de Anna Y. Q. Ho et al., que apareció en la revista Nature el 15 de noviembre de 2023.

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Sobre el IEEC

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