Representación artística de un agujero negro que acumula materia de un disco

¿Qué está causando estas explosiones masivas y misteriosas en el espacio?

En galaxias lejanas se han visto destellos inusuales de luz azul brillante, miles de millones de veces más potentes que el Sol, que han desconcertado a los astrónomos. Un nuevo descubrimiento podría ofrecer pistas.

Representación artística de lo que puede haber causado un destello brillante y repetitivo en el espacio: un agujero negro que acumula materia de un disco y alimenta un potente chorro.

Fotografía de Image courtesy Robert L. Hurt, Caltech, IPAC
Por Avery Schuyler Nunn
Publicado 12 ene 2024, 12:07 CET

En septiembre de 2022, muchos astrónomos observaron con la boca abierta un repentino destello de luz azul increíblemente brillante captado por un telescopio en el sur de California. El fenómeno fue aproximadamente 10 000 millones de veces más potente que el Sol y estalló en una galaxia situada a 1000 millones de años luz.

Tras apuntar varios telescopios a la zona para observar la explosión, los investigadores se dieron cuenta de que el fenómeno era similar a otras erupciones recientes, conocidas como transitorios ópticos azules rápidos luminosos (LFBOT, por sus siglas en inglés). Tres meses después de que el nuevo LFBOT se desvaneciera, los investigadores volvieron a observar la misma posición en el cielo nocturno para realizar una serie de cinco exposiciones de tres minutos. En las imágenes observaron otro resplandor luminoso increíblemente rápido.

"Nos quedamos mirando estas imágenes pensando: '¿Esto es real?", dice Anna Ho, astrónoma de la Universidad de Cornell (en Estados Unidos); "nunca habíamos visto un destello desde el espacio tan rápido o tan brillante, y desde luego no en las secuelas de otro evento".

El reciente estudio de Ho y sus colegas sobre los LFBOT, publicado en la revista Nature, zanja un antiguo debate entre los científicos sobre la naturaleza de estas misteriosas explosiones cósmicas. Apunta a la presencia de un cadáver estelar denso (ya sea un agujero negro o una estrella de neutrones que se quedó tras la muerte de una gran estrella) como la fuerza impulsora detrás de estas explosiones extraordinarias.

Descubiertos en 2018, los LFBOT muestran un comportamiento peculiar de destellos brillantes recurrentes, cada uno de los cuales dura apenas decenas de segundos, meses después de la explosión inicial. Una cámara óptica de alta velocidad capturó datos cruciales que no solo confirmaron la intensidad de las llamaradas repetidas, sino que también proporcionaron información sobre su escala de tiempo sin precedentes.

"Al principio pensamos: ¿se trata de una imagen extraña de un satélite o algo así?", explica Ho. "Intentamos verificar lo que habíamos visto con otros telescopios... En el transcurso de unos meses descubrimos 14 erupciones en total, por lo que quedó muy claro que se trata de un fenómeno real: lo que queda tras un acontecimiento celeste es una verdadera erupción".

El descubrimiento ha reverberado en toda la comunidad científica mundial, dejando a la comunidad investigadora mundial cautivada y motivada. "Lo más emocionante de este descubrimiento es lo inaudito que es", afirma Daniel Perley, astrofísico de la Universidad John Moores de Liverpool (Reino Unido) y coautor del nuevo estudio; "nadie había visto nunca algo así. Realmente amplía nuestra comprensión de cómo funcionan los fenómenos violentos".

(Relacionado: Agujeros negros: qué son y cómo encontrarlos)

Seguimiento de los destellos en el espacio

Desde hace unos años, los astrónomos pueden hacer "películas" del cielo nocturno, con exposiciones más largas que captan más luz en lugar de imágenes estáticas. Ho y otros investigadores que participan en la Zwicky Transient Facility, un conjunto de telescopios utilizados para vigilar el cielo nocturno y buscar objetos celestes que cambian de brillo, analizan imágenes que se capturan de todo el cielo boreal cada dos días. Los LFTBOT son unas 10 veces más brillantes que una supernova, pero como se producen tan rápidamente, la mayoría de los telescopios pasan por alto los destellos.

"Si sólo se observa una vez por noche, algo que sólo dura unos minutos puede pasar desapercibido", explica Ho; "en este caso tuvimos mucha suerte".

Para producir algo tan potente, rápido y brillante como los LFTBOT, que expulsaron material a una velocidad cercana a la de la luz, debe haber una fuente con mucha energía.Los astrónomos tienen dos principales sospechosos: una estrella de neutrones o un agujero negro.

Cuando una gran estrella estalla en una supernova al final de su vida, deja tras de sí un núcleo denso conocido como estrella de neutrones y, si es lo suficientemente denso, colapsa en un agujero negro. "Es muy difícil obtener flujos de salida que se aproximen a la velocidad de la luz de algo que no sean agujeros negros o estrellas de neutrones", afirma Brian Metzger, físico de la Universidad de Columbia (EE. UU.) que revisó el nuevo estudio; "es un descubrimiento realmente asombroso. Estas llamaradas realmente se ajustan a la geometría que poseemos en relación con el chorro, mientras que antes no estaba realmente claro si estábamos viendo estos eventos de canto o de frente."

Sin embargo, la causa exacta de las explosiones sigue siendo un misterio. ¿Los LFBOT se liberan durante el nacimiento de un objeto compacto, cuando una estrella explota y deja atrás su denso núcleo, o son un rejuvenecimiento de un objeto compacto, como un agujero negro que desintegra otra estrella? ¿Cómo es posible que algo que reverbera durante meses tenga destellos de energía tan rápidos e intensos?

Perley especula que los destellos podrían proceder de chorros que fluyen desde la fuente, como el haz de un faro que barre la Tierra mientras el objeto gira. También podría deberse a que los campos magnéticos de una estrella de neutrones produjeran llamaradas repentinas, algo que se observa en estrellas de neutrones jóvenes y muy magnéticas. O podría deberse a variaciones en el denso disco de acreción de material que rodea a un agujero negro, un fenómeno que se sabe que pasa de luminoso a tenue.

"Todavía somos un poco agnósticos sobre qué es exactamente", dice Ho: "Pero la razón por la que los estudiamos es porque todas las ideas principales sobre lo que podrían ser representan el descubrimiento de algún tipo de fenómeno importante y buscado durante mucho tiempo".

Este artículo se publicó originalmente en inglés en nationalgeographic.com.

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