Un reciente hallazgo astronómico en el telescopio Gemini Sur revela un impactante estallido de rayos gamma, sugiriendo una forma revolucionaria de destrucción de una estrella hasta ahora desconocida.
Un grupo de astrónomos que utilizan el telescopio Gemini Sur, operado por el NOIRLab de la National Science Foundation (NSF) de Estados Unidos, ha identificado un impresionante estallido de rayos gamma (GRB) y postulan que podría revelar un método de destrucción estelar hasta ahora desconocido. Estos hallazgos han sido publicados en la revista ‘Nature Astronomy’.
Los astrónomos comentan que este GRB fue producido por el choque o colisión de estrellas o restos de origen estelar en el entorno abarrotado que rodearía un agujero negro supermasivo, que estaría localizado en el núcleo de una galaxia antigua. Esto lo diferenciaría del resto de GRB que, normalmente, se producen por la explosión de estrellas masivas o la fusión de estrellas de neutrones, de manera totalmente fortuita.
Casi todas las estrellas de nuestro Universo fallecen de manera más o menos predictible, teniendo en cuenta su masa. Aquellas cuya masa es, en cierto modo, baja, como sería el Sol, se van desprendiendo poco a poco de sus capas más externas según van envejeciendo y terminan desvaneciéndose, hasta llegar a convertirse en enanas blancas.
El próximo número de la revista Nature Astronomy llevará en sus páginas un estudio prometedor y emocionante. El trabajo, dirigido por la Universidad Radboud de los Países Bajos y con la colaboración de varios astrónomos de la Universidad Northwestern, se sumerge en el vasto universo de los estallidos de rayos gamma (GRB, por sus siglas en inglés) y las rarezas que estos presentan.
«Por cada centenar de eventos que se ajustan a nuestro modelo de clasificación tradicional de los GRB, hay al menos uno que nos desconcierta», dice Wen-fai Fong, astrofísico de Northwestern y coautor del estudio. Pero es precisamente en estas anomalías, estos «bichos raros», donde se encuentra la clave para entender la impresionante diversidad de explosiones que se producen en el universo.
El estudio se centra en la detección de fenómenos extraordinarios en sistemas estelares densos, en particular aquellos alrededor de agujeros negros supermasivos en el corazón de las galaxias. «Es verdaderamente emocionante», señala Giacomo Fragione, también astrofísico de Northwestern y coautor del estudio. «Este descubrimiento nos ofrece una visión fascinante de la compleja dinámica de estos entornos cósmicos, convirtiéndolos en verdaderas fábricas de eventos que, hasta ahora, se consideraban imposibles».
La investigación cuenta con la colaboración de otros miembros de la Universidad Northwestern, entre ellos Anya Nugent y Jillian Rastinejad, ambos estudiantes de doctorado en astronomía y miembros del grupo de investigación de Fong.
El estudio desafía nuestras comprensiones convencionales de cómo las estrellas mueren. Generalmente, dependiendo de su masa, las estrellas tienen tres destinos finales conocidos: convertirse en enanas blancas, explotar en supernovas para formar estrellas de neutrones y agujeros negros, o colisionar si forman un sistema binario. Sin embargo, este nuevo estudio sugiere una cuarta posibilidad.
«Nuestros resultados muestran que las estrellas pueden encontrar su final en algunas de las regiones más densas del universo, donde pueden ser empujadas a colisionar», declara Andrew Levan, autor principal y astrónomo de la Universidad de Radboud. Este hallazgo es importante para entender cómo mueren las estrellas y también para responder a otras preguntas, como qué fuentes inesperadas podrían generar ondas gravitacionales que podamos detectar en la Tierra.
A través de observaciones realizadas con el telescopio Gemini Sur en Chile, los investigadores lograron ubicar un GRB en una región a menos de 100 años luz del núcleo de una galaxia antigua, muy cerca de su agujero negro supermasivo. Además, no encontraron señales de una supernova asociada, lo que sugeriría que este GRB no es el resultado de un colapso estelar masivo.
En entornos galácticos típicos, la generación de GRB largos a partir de restos estelares en colisión es extremadamente rara. Pero los núcleos de las galaxias antiguas son cualquier cosa menos típicos. En estas regiones, un millón o más de estrellas pueden estar apiñadas en una zona de apenas unos pocos años luz de diámetro. Esta increíble densidad puede propiciar colisiones estelares ocasionales, especialmente bajo la influencia gravitatoria de un agujero negro supermasivo, que perturbaría el movimiento de las estrellas y las lanzaría en direcciones imprevistas. Eventualmente, estas estrellas podrían cruzarse y fusionarse, desatando una explosión gigantesca que podría ser detectada a enormes distancias cósmicas.
«Este evento desafía casi todas las expectativas que tenemos sobre los entornos de los GRB cortos y largos», afirma Nugent, que llevó a cabo un modelado crucial de la galaxia anfitriona. Tradicionalmente, los GRB largos no se encuentran en galaxias tan antiguas y apagadas como la que alberga el GRB 191019A, ni se ha observado que los GRB cortos, con sus orígenes en fusiones, estén tan ligados a los núcleos de sus galaxias anfitrionas. «El descubrimiento de este evento en el núcleo de su vieja galaxia quiescente abre la puerta a nuevas y prometedoras rutas para la formación de sistemas binarios que apenas se han observado antes».
Estos eventos podrían ser más comunes en regiones del universo con aglomeraciones similares, pero podrían haber pasado desapercibidos hasta ahora. Los centros galácticos están llenos de polvo y gas, lo que podría oscurecer tanto el destello inicial del GRB como el resplandor posterior. El GRB 191019A podría ser una rara excepción que permitió a los astrónomos detectar la explosión y estudiar sus efectos posteriores.
«Aunque este evento es el primero de este tipo que se descubre, puede haber más ocultos por las grandes cantidades de polvo cerca de sus galaxias», dijo Fong. «De hecho, si este evento de larga duración proviene de la fusión de objetos compactos, contribuye a la creciente población de GRB que desafían nuestras clasificaciones tradicionales».
Los investigadores esperan descubrir más eventos de este tipo en el futuro y, en última instancia, correlacionar la detección de un GRB con la detección correspondiente de ondas gravitacionales. Esto revelaría más sobre su verdadera naturaleza y confirmaría sus orígenes, incluso en los entornos más turbulentos. El Observatorio Vera C. Rubin, que se espera que comience a funcionar en 2025, será de gran valor para este tipo de investigación.
Este estudio es un emocionante testimonio de la infinidad de sorpresas que el universo sigue guardando para nosotros. Como dice Fong: «Son estos bichos raros los que más nos dicen sobre la espectacular diversidad de explosiones de que es capaz el universo». Y parece que aún hay mucho por descubrir.
