Detectada explosión nuclear en una estrella vampira

Se ha detectado una emisión de rayos gamma de muy alta energía procedentes de una explosión estelar del tipo conocido como nova recurrente.

 

Se ha detectado una emisión de rayos gamma de muy alta energía procedentes de una explosión estelar del tipo conocido como nova recurrente. El hallazgo revela un nuevo tipo de fuente de rayos gamma de alta energía. El estudio que ha conducido al hallazgo se ha hecho en el marco de la colaboración internacional MAGIC.

Lo descubierto en este estudio identifica a las novas como un nuevo tipo de fuente de rayos gamma de muy alta energía. «Este evento es el primero que se percibe en este rango de energía y permite comprender mejor esta clase de erupciones y su papel potencial en la producción de esos misteriosos rayos cósmicos que habitan la Vía Láctea», explica Josep María Paredes, director del Departamento de Física Cuántica y Astrofísica de la UB.

El fin de una estrella tras su muerte depende de su masa. Dentro de unos 5.000 millones de años, cuando el Sol se agote, se expandirá hasta convertirse en una estrella gigante roja, para comprimirse después en un cadáver estelar conocido como enana blanca.

Estos remanentes estelares son muy densos, y bajo ciertas circunstancias pueden producir grandes explosiones. En sistemas binarios en que la enana blanca tenga como compañera una estrella gigante roja, el hidrógeno proveniente de las capas más externas de la gigante roja puede sucumbir a la atracción gravitacional de la enana blanca y acumularse en la superficie de esta última.

Ese «vampirismo» de una enana blanca respecto a una estrella en fase activa tiene como consecuencia una explosión nuclear en la superficie de la primera, «que hace que esta expulse la mayor parte del hidrógeno y los productos de la fusión hacia el espacio interestelar, a velocidades que están entre unos 2.000 y 4.000 kilómetros por segundo», comenta Marc Ribó, vicecoordinador de Física de MAGIC y director del Observatorio Astronómico del Montsec.

Este tipo de explosión es muy luminoso, y se conoce como nova. «Si el ciclo de transferencia de material entre las dos estrellas comienza de nuevo, se puede reiniciar el proceso, que en el futuro desembocará otra vez en una explosión: son los sistemas conocidos como recurrentes», detalla Edgar Molina, también miembro del equipo del ICCUB que trabaja en la colaboración de los telescopios MAGIC.

Se recibió la alerta de la explosión de esa estrella el 8 de agosto de 2021. En ese momento, se activó un amplio dispositivo de seguimiento. «La erupción de RS Ophiuchi es un evento emisor de rayos gamma muy raro en el cielo: es la nova más luminosa y con el flujo más alto detectada hasta la fecha en el rango de energía de los rayos gamma, y la observamos justo a tiempo», afirma Rubén López-Coto, investigador del Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA) en España.

Una serie de observaciones siguieron a la inicial, haciendo de esta la primera nova detectada en un rango de energía tan amplio, tanto desde la Tierra como desde el espacio. El 9 de agosto, la colaboración MAGIC usó su sistema gemelo de telescopios Cherenkov, ubicado en el Observatorio del Roque de los Muchachos, en la isla de La Palma, del archipiélago español de las Canarias, para observar en la dirección de RS Ophiuchi, en la que identificó la fuente de rayos gamma.

Gracias a las excelentes condiciones de observación en La Palma, a la rápida reacción de la colaboración MAGIC y a su alta sensibilidad, la nova pudo ser detectada a energías 100.000 millones de veces mayores que la de la luz visible. «Este trabajo ha identificado las novas como un nuevo tipo de fuente de rayos gamma de muy alta energía. Se ha abierto, por tanto, una nueva línea de investigación en la astronomía de rayos gamma de muy alta energía», añade Alicia López-Oramas, investigadora del Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC).

Junto a los datos en otras longitudes de onda —entre las que se incluyen observaciones ópticas realizadas con el telescopio Joan Oró del Observatorio del Montsec—, el equipo de investigación fue capaz de desvelar un hecho nuevo: la explosión de la nova produjo la suficiente energía como para crear fuertes ondas de choque en el medio que rodeaba al sistema estelar.

Explosión nuclear en una estrella vampira
Explosión nuclear en una estrella vampira

Estas ondas de choque son las encargadas de acelerar las pequeñas partículas subatómicas presentes en el medio interestelar hasta velocidades cercanas a las de la luz. En el caso de la nova RS Ophiuchi, el modelo que mejor describe las observaciones de MAGIC y de otros telescopios afirma que los rayos gamma de muy alta energía son producidos por protones, partículas cargadas positivamente que constituyen los núcleos de átomos de hidrógeno.

Las erupciones de novas producen menos energía que las de sus primas, las supernovas, en las que una estrella muere en una explosión catastrófica. No obstante, también son mucho más frecuentes. Los resultados obtenidos por el grupo de la colaboración MAGIC y sus colegas indican que, aunque la mayoría de los rayos cósmicos que permean la Vía Láctea están generados en otras fuentes, las novas pueden ser sorprendentemente eficientes acelerando protones en sus vecindades.

Para entender por completo la complicada relación entre eventos violentos en el medio interestelar de la Vía Láctea, serán necesarias más observaciones. Por eso, la colaboración MAGIC continuará la vigilancia celestial de remanentes estelares en la Vía Láctea y en otras galaxias.

Referencia: 

V. A. Acciari. et al.  Proton acceleration in thermonuclear nova explosions revealed by gamma rays. Nature 2022.  doi.org/10.1038/s41550-022-01640-z

 

Doctor Fisión

Doctor Fision

Divulgador científico especialista en física y astrofísica, y apasionado de la ciencia en general. Autor del bestseller "El Universo Explicado" y de "La Nueva Carrera Espacial". Tiene más de 3 millones de seguidores en redes sociales.

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