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| Crédito: Bill Saxton, NRAO/AUI/NSF |
Los astrónomos han hallado pruebas dramáticas de que un agujero negro o una estrella de neutrones se abrió paso en espiral hacia el núcleo de una estrella compañera y provocó la explosión de esta como supernova. Los astrónomos fueron informados por los datos del Very Large Array Sky Survey (VLASS), un proyecto de varios años que utiliza el Karl G. Jansky Very Large Array (VLA) de la National Science Foundation.
"Los teóricos habían predicho que esto podía ocurrir, pero esta es la primera vez que realmente hemos visto un evento de este tipo", dijo Dillon Dong, estudiante de posgrado en Caltech y autor principal de un artículo que informa del descubrimiento en la revista Science.
La primera pista llegó cuando los científicos examinaron las imágenes de VLASS, que comenzó sus observaciones en 2017, y encontraron un objeto que emitía ondas de radio de forma brillante, pero que no había aparecido en un estudio anterior del cielo del VLA, llamado Imágenes Tenues del Cielo de Radio a Veinte Centímetros (FIRST). Realizaron observaciones posteriores del objeto, designado VT 1210+4956, utilizando el VLA y el telescopio Keck de Hawai. Determinaron que la brillante emisión de radio procedía de las afueras de una galaxia enana de formación estelar situada a unos 480 millones de años luz de la Tierra. Posteriormente, descubrieron que un instrumento a bordo de la Estación Espacial Internacional había detectado una ráfaga de rayos X procedente del objeto en 2014.
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| La secuencia de eventos -- En el sentido de las agujas del reloj, desde la parte superior izquierda: (1.) Una estrella de neutrones o un agujero negro orbita alrededor de una estrella compañera "normal" (azul claro), acercándose durante miles de años. (2.) La estrella de neutrones o el agujero negro entra en la atmósfera de su compañera, lanzando gas hacia el exterior en una espiral de expansión. (3.) Cuando el intruso alcanza el núcleo de la compañera, el material forma brevemente un disco que propulsa un chorro superrápido hacia el exterior, asomándose a la estrella. La fusión nuclear que mantenía el núcleo de la compañera contra su propia gravedad se interrumpe, desencadenando un colapso y la posterior explosión de supernova. (4.) El material expulsado por la explosión de la supernova alcanza al material expulsado por la interacción anterior, provocando fuertes ondas de choque que producen las ondas de radio observadas con el VLA. Crédito: Bill Saxton, NRAO/AUI/NSF |
Los datos de todas estas observaciones permitieron a los astrónomos reconstruir la fascinante historia de una danza de la muerte de siglos entre dos estrellas masivas. Como la mayoría de las estrellas mucho más masivas que nuestro Sol, estas dos nacieron como una pareja binaria, orbitando estrechamente entre sí. Una de ellas era más masiva que la otra y evolucionó más rápidamente a lo largo de su vida normal, impulsada por la fusión nuclear, y explotó como supernova, dejando tras de sí un agujero negro o una estrella de neutrones superdensa.
La órbita del agujero negro o de la estrella de neutrones se fue acercando a su compañera y, hace unos 300 años, entró en la atmósfera de ésta, iniciando la danza de la muerte. En ese momento, la interacción comenzó a rociar gas fuera de la compañera hacia el espacio. El gas expulsado, en espiral hacia el exterior, formó un anillo en expansión con forma de rosquilla, llamado toroide, alrededor de la pareja.
Finalmente, el agujero negro o la estrella de neutrones se abrió paso hacia el interior del núcleo de la estrella compañera, interrumpiendo la fusión nuclear que producía la energía que evitaba que el núcleo colapsara por su propia gravedad. Al colapsar el núcleo, se formó brevemente un disco de material que orbitaba estrechamente alrededor del intruso y propulsó un chorro de material hacia el exterior del disco a velocidades cercanas a la de la luz, abriéndose paso a través de la estrella.
"Ese chorro es lo que produjo los rayos X vistos por el instrumento MAXI a bordo de la Estación Espacial Internacional, y esto confirma la fecha de este evento en 2014", dijo Dong.
El colapso del núcleo de la estrella hizo que explotara como supernova, tras la explosión anterior de su hermana.
"La estrella compañera iba a explotar eventualmente, pero esta fusión aceleró el proceso", dijo Dong.
El material expulsado por la explosión de la supernova de 2014 se movió mucho más rápido que el material arrojado anteriormente por la estrella compañera, y para cuando VLASS observó el objeto, la explosión de la supernova estaba colisionando con ese material, causando potentes choques que produjeron la brillante emisión de radio vista por el VLA.
"Todas las piezas de este rompecabezas encajan para contar esta increíble historia", dijo Gregg Hallinan, de Caltech. "El remanente de una estrella que explotó hace mucho tiempo se precipitó sobre su compañera, haciendo que ésta también explotara", añadió.
La clave del descubrimiento, dijo Hallinan, fue VLASS, que está tomando imágenes de todo el cielo visible en la latitud del VLA -alrededor del 80 por ciento del cielo- tres veces durante siete años. Uno de los objetivos del VLASS es descubrir objetos transitorios, como las explosiones de supernovas, que emiten con intensidad en longitudes de onda de radio. Sin embargo, esta supernova, causada por una fusión estelar, fue una sorpresa.
"De todas las cosas que pensábamos descubrir con VLASS, ésta no era una de ellas", dijo Hallinan.
Fuentes, créditos y referencias:
D. Z. Dong et al, A transient radio source consistent with a merger-triggered core collapse supernova, Science (2021). DOI: 10.1126/science.abg6037
Proporcionado por National Radio Astronomy Observatory