Santa vaca! Los astrónomos desconciertan sobre una misteriosa explosión

Cuando los astrónomos se reunieron en Seattle la semana pasada, un tema fascinante fue el breve e inusual destello en el cielo nocturno, visto desde todo el mundo, el 16 de junio de 2018. Durante tres días, algo produjo una repentina explosión de luz al menos 10 veces más brillante que una típica supernova o estrella explosiva. La luz se encendió, luego desapareció de la vista durante varios meses, pero no antes de que este misterioso evento se convirtiera en uno de los más intensamente estudiados de la historia.

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Este evento inusual ocurrió dentro o cerca de una galaxia de formación estelar conocida como CGCG 137-068, ubicada a 200 millones de años luz de distancia, en dirección a nuestra constelación Hércules. El estallido está oficialmente etiquetado como AT2018cow, y apodado la Vaca por las últimas tres letras producidas aleatoriamente por la designación oficial. El evento fue diferente a cualquier visto antes. El astrónomo Ryan Chornock de la Universidad de Ohio, que ayudó a estudiarlo, dijo en un comunicado:

Supimos de inmediato que esta fuente pasó de inactiva a la máxima luminosidad en solo unos días. Eso fue suficiente para entusiasmar a todos, porque era muy inusual y, según los estándares astronómicos, estaba muy cerca.

Los investigadores se decidieron por dos posibles interpretaciones de este evento, que compartieron en Seattle en un panel de discusión el 10 de enero de 2019. Los dos grupos con diferentes puntos de vista han tenido documentos aceptados para su publicación, proporcionando dos explicaciones diferentes de los orígenes de la Vaca. Un artículo sugiere que la Vaca es un monstruoso agujero negro que destroza una estrella que pasa. El otro plantea la hipótesis del nacimiento literal de un agujero negro o una estrella de neutrones. Si el segundo escenario es correcto, el estallido fue de hecho una supernova.

¿Qué escenario es cierto? Echemos un vistazo a los dos.

Imagen de descubrimiento de AT2018cow - apodada la Vaca por los astrónomos adquiridos por los telescopios ATLAS. Imagen vía Stephen Smartt / ATLAS.

¿Agujero negro destrozando una enana blanca?

El video en la parte superior de esta publicación muestra el primer escenario: un agujero negro que destruye una estrella evolucionada conocida como una enana blanca. Los astrónomos llaman a esto un evento de interrupción de las mareas porque es un efecto de la gravedad de un cuerpo sobre otro, al igual que la gravedad de nuestra luna tira de nuestra tierra acuosa para causar las mareas. Una declaración de la NASA explicó que, en la vecindad de un agujero negro, el tirón de las mareas sería similar:

... pero más poderoso en una estrella que se acerca, finalmente rompiéndolo en una corriente de gas. La cola de la corriente de gas sale del sistema, pero el borde de ataque gira hacia atrás alrededor del agujero negro, choca consigo mismo y crea una nube elíptica de material.

Este equipo de investigación utilizó datos que abarcaban desde la radiación infrarroja hasta los rayos gamma de alta energía, del Observatorio Swift en órbita de la NASA y otros observatorios. La astrónoma Amy Lien del Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland, formó parte del equipo a favor de este escenario. Ella dijo:

Nunca hemos visto algo exactamente como la vaca, que es muy emocionante. Creemos que una interrupción de la marea creó la rápida e inusual explosión de luz al comienzo del evento y explica mejor las observaciones de longitud de onda múltiple de Swift a medida que se desvaneció en los próximos meses.

Estos astrónomos calcularon que la masa del agujero negro oscila entre 100, 000 y 1 millón de veces la del sol, casi tan grande como el agujero negro central de su galaxia anfitriona. Paul Kuin, del University College London, quien dirigió la investigación, explicó por qué se necesita un agujero negro tan grande para este escenario:

La vaca produjo una gran nube de escombros en muy poco tiempo. Triturar una estrella más grande para producir una nube como esta requeriría un agujero negro más grande, daría lugar a un aumento de brillo más lento y tardaría más en consumirse los escombros.

Estos astrónomos señalaron que es inusual ver agujeros negros de esta escala fuera de un centro galáctico, pero dijeron:

... es posible que la Vaca ocurriera en una galaxia satélite cercana o en un cúmulo estelar globular cuyas poblaciones estelares más antiguas podrían tener una mayor proporción de enanas blancas que las galaxias promedio.

¿O un agujero negro o una estrella de neutrones naciendo?

El segundo equipo de científicos pudo recopilar datos sobre la Vaca en un rango aún más amplio de longitudes de onda, desde ondas de radio hasta rayos gamma. Este equipo ahora cree que una supernova podría ser la fuente de la Vaca y que el evento anuncia la primera observación directa de los astrónomos del nacimiento de un agujero negro o una estrella de neutrones. La astrónoma Raffaella Margutti de la Northwestern University, autora principal del artículo que describe este escenario, comentó:

Sabemos por teoría que los agujeros negros y las estrellas de neutrones se forman cuando una estrella muere, pero nunca los hemos visto justo después de su nacimiento. Nunca.

El equipo de Margutti analizó datos de múltiples observatorios, incluidos los satélites NuSTAR de la NASA, XMM-Newton e INTEGRAL de la ESA, y el Very Large Array de la National Science Foundation.

El equipo propone que el brillante destello óptico y ultravioleta de la Vaca señaló una supernova y que las emisiones de rayos X que siguieron poco después del estallido surgieron de la energía que irradiaba gas al caer sobre un objeto compacto.

El astrónomo Daniel Perley de la Universidad John Moores de Liverpool en Inglaterra también estudió la Vaca, y también favorece la hipótesis de la supernova. Comentó en otra declaración más:

Las propiedades de la cepa Cow en casi todos los modelos que hemos tratado de idear para explicarlo.

Sea lo que sea, debe involucrar alguna forma de explosión enérgica y muy rápida que interactúe con un caparazón de material extremadamente denso muy cerca del progenitor de explosión.

Así, ahora, medio año después de que los astrónomos espiaran por primera vez a la Vaca, todavía están debatiendo qué es y cómo sucedió realmente.

¿Qué era? AT2018cow, también conocido como la Vaca, entró en erupción en o cerca de una galaxia conocida como CGCG 137-068, que se encuentra a unos 200 millones de años luz en dirección a nuestra constelación Hércules. Imagen a través de Sloan Digital Sky Survey.

En pocas palabras: los astrónomos están discutiendo sobre un breve e inusual destello en el cielo nocturno de principios de este año. La llaman la vaca. Un grupo argumenta que era un monstruo agujero negro que destroza una estrella que pasa. El otro argumenta que podría haber nacido un agujero negro.