La intensa luz azul de los transitorios ópticos luminosos azules rápidos (FBOT) los convierte en uno de los fenómenos ópticos más brillantes que se conocen en el universo. A diferencia de las supernovas que tardan semanas o meses, cambian rápidamente y alcanzan su brillo máximo en cuestión de días. Crédito de la imagen: NOIRLab / NSF / AURA / M. Garlick/M. Zamani.
Astrónomos y astrofísicos descubrieron una explosión inusual y espectacularmente brillante en una galaxia a 4.400 millones de años luz de distancia. Los hallazgos han sido publicados en la revista Nature.
Los transitorios ópticos azules rápidos (FBOT), son explosiones extremadamente calientes en el espacio exterior y uno de los fenómenos ópticos más brillantes que se conocen en el universo. Han estado fascinando a los astrónomos desde que fueron descubiertos por primera vez en 2018. Sin embargo, debido a que solo se han descubierto algunos FBOT hasta el momento, los mecanismos que provocan estos eventos extraordinarios siguen siendo un misterio.
Una teoría sobre el origen de las FBOT es que estrellas mucho más grandes que nuestro Sol explotarán al final de su vida, al igual que las supernovas. Sin embargo, mientras que las supernovas se iluminan y luego se desvanecen lentamente a lo largo de semanas o meses, las FBOT evolucionan mucho más rápido, alcanzan su brillo máximo y luego desaparecen en cuestión de días. Los FBOT también son mucho más brillantes, que oscila entre 10 y 100 veces la de una supernova normal.
El 7 de septiembre de 2022, se descubrió un nuevo FBOT (luego llamado AT2022tsd, el «demonio de Tasmania») con un comportamiento aún más extraño. En lugar de que la luz se desvaneciera, volvió a en cuestiones de minutos alcanzo su punto máximo varias veces después de la explosión inicial. Estas llamaradas emitieron una gran cantidad de energía y alcanzaron niveles de intensidad similares a las de una supernova.
Aunque es un hallazgo sorprendente e inesperado, el hecho de que las llamaradas hayan sido detectadas por múltiples instrumentos indica que se trata de un fenómeno astrofísico verdadero. La rápida variabilidad de las llamaradas indica que las está produciendo un objeto de pequeño tamaño, probablemente un agujero negro. Esperamos que más trabajos teóricos mejoren nuestra comprensión de esta emisión.
Stephen Smartt, profesor de astrofísica en el Departamento de Física de la Universidad de Oxford, quien ayudó a descubrir AT2022tsd, dijo: «Hemos descubierto un evento inusual que nunca antes se había visto, pero los datos de muchos telescopios confirman que estas llamaradas son reales». Observar llamaradas tan brillantes en escalas de tiempo tan cortas, como una vela tartamudeando en el espacio exterior, es algo sin precedentes. ¿Cómo es posible que un objeto recupere su brillo en tan poco tiempo? Este es el problema que debemos resolver.
AT2022tsd fue capturado por primera vez en un estudio óptico de rutina realizado por la Instalación Transitoria Zwicky (Zwicky Transient Facility) (ZTF) en el Observatorio Palomar en California. Luego, datos y observatorios de todo el mundo, como el estudio del telescopio Pan-STARRS en Hawaii, confirmaron el evento. El profesor Smartt lidera la búsqueda científica de explosiones distantes con Pan-STARRS, y su equipo analiza los datos a diario para encontrar fuentes inusuales. Después de eso, durante un período de 100 días, una red de 13 telescopios en todo el mundo registró 14 eventos de llamaradas.
Los investigadores creen que las eyecciones de material que se aceleran a velocidades cercanas a la luz pueden ser la causa de estas llamaradas. Se cree que ocurren cuando el material entra en contacto con el campo magnético de un objeto muy pequeño, como una estrella de neutrones o un agujero negro.
De acuerdo con las simulaciones computarizadas, el profesor Smartt afirmó que cuando el material cae hacia un agujero negro, se forma una estructura circular plana y circular conocida como disco de acreción. Esto puede generar chorros de material muy rápidamente. El núcleo de la estrella que provocó AT2022tsd potencialmente colapsó para formar un agujero negro y expulsó el material alrededor del núcleo en forma de chorros intermitentes.
Una posible teoría es que una estrella en órbita cercana se rompe gravitacionalmente por un agujero negro ya existente. Este modelo permite crear un disco giratorio y lanzar un chorro. Creo que el modelo de chorro es probable para la emisión muy corta y luminosa, pero queda la pregunta de qué causa el chorro. La mayoría de los modelos físicos implican algún tipo de agujero negro, ya sea preexistente o formado en el momento en que se descubrió el objeto.’
El Dr. Andrew Mummery del Departamento de Física de la Universidad de Oxford, quien se especializa en teorías físicas que explican el proceso de acumulación alrededor de los agujeros negros, declaró: «La población de explosiones pequeñas pero crecientes como la AT2022tsd es un nuevo fenómeno astronómico fascinante». Los teóricos que buscan comprender temas fundamentales como cómo se forman los agujeros negros cuando mueren estrellas masivas o cómo las mareas destruyen las estrellas necesitan observaciones aún más detalladas como esta.
En junio de 2018, el profesor Smartt descubrió el primer FBOT, AT2018cow: una explosión astronómica brillante sin precedentes en una galaxia a 200 millones de años luz de distancia, en la constelación de Hércules.
«Cuando descubrimos AT2018cow, me di cuenta a los pocos días, que se trataba de un nuevo tipo de transitorio en el universo que no conocíamos», dijo. Se desvanecía rápidamente, era más brillante que las supernovas normales y expulsaba material a alta velocidad. Irradiaba de rayos X a radio. Fue realmente emocionante participar en ese proceso de descubrimiento. Aunque el objeto AT2022tsd tiene una apariencia bastante similar, las llamaradas rápidas son bastante inesperadas y notables.
El profesor Smartt continuó diciendo: «Seguimos buscando estos objetos en nuestros datos diarios de estudio del cielo». Ayudamos a los estudios de todo el cielo de la NASA (Pan-STARRS y ATLAS) con nuestros colegas de la Universidad de Hawaii. Encontramos fuentes y activamos telescopios importantes en todo el mundo, incluidas las instalaciones de radio de Oxford.
El Observatorio Rubin, la instalación de investigación más grande del mundo que se está construyendo en Chile, nos permitirá descubrir más de estos FBOT. Trabajar con nuestros colegas teóricos de Oxford, como el Dr. Andy Mummery, para comprender la física y el origen de estos notables objetos es una parte muy importante de esto.
La investigación titulada «Destellos ópticos de minutos con luminosidades de supernova» ha sido publicada en Nature. El estudio fue dirigido por la Universidad de Cornell.
REFERENCIAS
Minutes-duration optical flares with supernova luminosities: https://www.nature.com/articles/s41586-023-06673-6
Holy Cow! Astronomers agog at mysterious new supernova: https://www.nature.com/articles/d41586-018-07260-w
