MAGIC detecta l’explosió nuclear d’una estrella ‘vampira’

Els resultats de les observacions, realitzades amb els telescopis Txerenkov MAGIC, i els nous descobriments sobre aquestes explosions estel·lars es publiquen avui a la revista Nature Astronomy.

L'IEEC participa en aquest projecte a través d’investigadors de l'Institut de Ciències del Cosmos (ICCUB) i el Centre d'Estudis i Recerca Espacials (CERES) de la Universitat Autònoma de Barcelona (UAB).

El 8 d'agost de 2021 es va rebre una alerta de l'explosió en raigs gamma de molt alta energia d'una de les noves més estudiades a la Via Làctia, RS Ophiuchi, a la constel·lació Ofiüc («el portador de la serp»). La increïble explosió de la nova RS Oph va arribar a la Terra i va ser detectada immediatament per telescopis òptics i pel telescopi Large Area Telescope (LAT) a bord del satèl·lit de raigs gamma Fermi. Immediatament es va activar un ampli dispositiu de seguiment i tot un seguit d'observacions el van seguir fent d'aquesta la primera nova detectada en un rang d'energia tan ampli, tant des de la Terra com des de l'espai. L'endemà, el 9 d'agost de 2021, la col·laboració MAGIC va fer servir el seu sistema bessó de telescopis Txerenkov, ubicat a l'Observatorio del Roque de los Muchachos (a l'illa de La Palma), per observar en la direcció de RS Oph, detectant també la font.

El resultat del treball, que es publica avui a la revista Nature Astronomy, identifica les noves com un nou tipus de font de raigs gamma de molt alta energia. Aquest esdeveniment és el primer que es percep a aquestes energies i permet comprendre millor aquesta classe d'erupcions i el seu potencial paper en la producció dels misteriosos raigs còsmics presents a la Via Làctia.

«L'erupció de RS Oph és un esdeveniment molt rar al cel en raigs gammas: és la nova més lluminosa i amb el flux més alt detectada en raigs gamma fins ara, i l'observem just a temps», afirma Rubén López-Coto, investigador de l'Istituto Nazionale di Fisica Nucleare – Sezione di Padova (INFN Padova) i visitant a l'Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA, CSIC), i un dels autors principals del treball. L'Institut d’Estudis Espacials de Catalunya (IEEC) participa en aquest projecte a través d’investigadors de l’Institut de Ciències del Cosmos de la Universitat de Barcelona (ICCUB) i del Centre d'Estudis i Recerca Espacials (CERES) de la Universitat Autònoma de Barcelona (UAB).

Gràcies a les excel·lents condicions d'observació a La Palma, a la ràpida reacció de la col·laboració i a l'alta sensibilitat dels telescopis MAGIC, es va poder detectar la nova a energies cent mil milions de vegades més grans que la llum visible. També es van fer observacions òptiques les nits següents amb el Telescopi Joan Oró (TJO) de l'Observatori del Montsec (gestionat per l'IEEC), entre d'altres instal·lacions.

«Aquest treball ha identificat les noves com un nou tipus de font de raigs gamma de molt alta energia. S'ha obert, per tant, una nova línia de recerca en l'astronomia de raigs gamma de molt alta energia», afegeix Alicia López-Oramas, investigadora de l'Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC), i també coautora principal d'aquest treball.
 

El sistema de telescopis MAGIC observant l'erupció de la nova RS Ophiuchi la nit de
la detecció de raigs gamma de molt alta energia (11 d'agost de 2021). Crèdit: Urs
Leutenegger.

Què és una nova?

La fi d'una estrella després de morir depèn de la seva massa. D'aquí cinc mil milions d'anys, quan el Sol s'esgoti, s'expandirà fins a convertir-se en una estrella gegant vermella, per després col·lapsar en un cadàver estel·lar conegut com a nan blanc. Aquests romanents estel·lars són molt densos i, sota certes circumstàncies, poden produir grans explosions.

En sistemes binaris en què el nan blanc té com a companya una estrella gegant vermella, l'hidrogen provinent de les capes més externes de la gegant vermell pot sucumbir a l'atracció gravitacional del nan blanc i acumular-se a la superfície. «Aquest “vampirisme” d'un nan blanc sobre una estrella en fase activa té com a conseqüència una explosió nuclear a la superfície, que fa que aquesta expulsi la major part de l'hidrogen i els productes de la fusió cap a l'espai interestel·lar», diu Marc Ribó, vicecoordinador de física de MAGIC, director de l’Observatori del Montsec i investigador de l’IEEC a l’ICCUB.

Aquest tipus d'explosions són molt lluminoses, podent ser fins a 100.000 vegades més brillants que el nostre Sol, i són conegudes com a noves. Si el cicle de transferència de material entre les dues estrelles comença de nou, es pot reiniciar el procés que en el futur desembocarà una altra vegada en una explosió en els sistemes coneguts com a recurrents.

«MAGIC ha estat seguint sense èxit explosions de noves des de fa temps. És gratificant quan veus que l'esforç val la pena i aconseguim obrir noves finestres que porten un coneixement més profund del nostre Univers», puntualitza Óscar Blanch, portaveu de la col·laboració MAGIC i investigador de l'Institut de Física d'Altes Energies (IFAE). «És el fruit de la feina de moltes persones», conclou.

Per entendre completament la complexa relació entre esdeveniments violents en el medi interestel·lar de la nostra galàxia seran necessàries més observacions com les que es presenten a l'article publicat avui. La col·laboració MAGIC continuarà la vigilància celestial de romanents estel·lars, tant a la Via Làctia com a altres galàxies.

Sobre MAGIC

La comunitat espanyola participa a MAGIC des dels seus inicis. Actualment són membres de la col·laboració: el Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT), l’Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC), l’Institut de Física d'Altes Energies (IFAE), la Universitat Autònoma de Barcelona (UAB), l'Institut de Ciències del Cosmos de la Universitat de Barcelona (ICCUB), la Universidad Complutense de Madrid (UCM) i l’Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA). L’Institut d’Estudis Espacials de Catalunya (IEEC) participa en aquest projecte a través d’investigadors de l’ICCUB i del Centre d’Estudis i Recerca Espacials (CERES, UAB). A més, el centre de dades de MAGIC és el Port d'Informació Científica (PIC), una col·laboració de l'IFAE i el CIEMAT.

Nota de premsa elaborada amb la col·laboració de les Oficines de Comunicació de l'Institut d'Astrofísica de Canàries (IAC) i de l'Institut d'Astrofísica d'Andalusia (IAA), juntament amb la col·laboració MAGIC.

Imatge Principal

Nan blanc engolint material d'una gegant vermella
Peu d’imatge: Recreació d'un nan blanc acretant material de la seva estrella companya gegant vermella, el què donaria lloc a una explosió de raigs gamma de molt alta energia com el que s'ha observat en aquest estudi.
Crèdit: Superbossa / Max Planck Institute.

Enllaços

– IEEC
– CERES
– ICCUB
– MAGIC

Més informació

Aquesta investigació es presenta en un article titulat «Proton acceleration in thermonuclear nova explosions revealed by gamma rays», de D. Green, R. López-Coto, A. López-Oramas, J. Sitarek  et al., que s’ha publicat a la revista Nature Astronomy el 14 d’abril del 2022.

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 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 científica ICCUB – Institut de Ciències del Cosmos; la Universitat Autònoma de Barcelona (UAB) amb la unitat científica CERES – Centre d’Estudis i Recerca Espacials; la Universitat Politècnica de Catalunya · BarcelonaTech (UPC) amb la unitat científica CTE – Grup de Recerca en Ciències i Tecnologies de l’Espai; i el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) amb la unitat científica 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
Ana Montaner i Rosa Rodríguez
Correu electrònic: comunicacio@ieec.cat 

Autors Principals a l’IEEC
Barcelona, Espanya

Josep Maria Paredes
Institut de Ciències del Cosmos de la Universitat de Barcelona (ICCUB)
Institut d’Estudis Espacials de Catalunya (IEEC)
Correu electrònic: jmparedes@ieec.cat, jmparedes@ub.edu

Lluís Font
Centre d’Estudis i Recerca Espacials (CERES, UAB)
Institut d’Estudis Espacials de Catalunya (IEEC)
Correu electrònic: font@ieec.cat, lluis.font@uab.cat