Los telescopios MAGIC, localizados en La Palma, han registrado rayos gamma de muy alta energía procedentes de una nova, una explosión estelar transitoria por la acumulación del material que ‘roba’ una enana blanca a otra estrella compañera. Varios centros de investigación españoles participan en el hallazgo.
Las novas son fenómenos estelares explosivos que se producen en sistemas binarios de estrellas en los que una de las componentes es una enana blanca (el denso núcleo de una estrella de tipo solar que ha expulsado su atmósfera). La enana ‘vampiriza’ el material de su estrella compañera, que se acumula y forma una capa de hidrógeno superficial, y cuando alcanza cierta masa crítica se desencadena una explosión termonuclear que hace aumentar en miles de veces su brillo, expulsando las capas externas a velocidades de miles de kilómetros por segundo.
Pasado un tiempo, el sistema se estabiliza y el proceso de acumulación de materia sobre la enana blanca se retoma. Así ocurre en una nova recurrente situada en la Vía Láctea: RS Ophiuchi, cuya última explosión mostró una inédita emisión en rayos gamma muy energéticos.
Cuando se recibió la alerta de la explosión de esta nova, el 8 de agosto de 2021, se activó un amplio dispositivo de seguimiento, tanto desde el espacio (con el telescopio Fermi de rayos gamma), como desde tierra. En concreto, el 9 de agosto, la colaboración MAGIC usó su sistema gemelo de telescopios cherenkov, ubicado en el Observatorio del Roque de los Muchachos (La Palma), para observar la nova RS Ophiuchi.
Gracias a las excelentes condiciones de observación en la isla canaria, a la rápida reacción de la colaboración y a la alta sensibilidad de los ‘gemelos’ MAGIC, la nova pudo ser detectada a energías cien mil millones de veces mayores que la luz visible. Los resultados se acaban de publicar en la revista Nature Astronomy.
El sistema de telescopios MAGIC observando la erupción de la nova RS Ophiuchi la noche de la detección de rayos gamma de muy alta energía (11 de agosto de 2021). / Urs Leutenegger
“La erupción de RS Oph es un evento muy raro en el cielo en rayos gamma: es la nova más luminosa y con el flujo más alto detectada en rayos gamma hasta la fecha, y la observamos justo a tiempo”, afirma uno de los autores principales, Rubén López-Coto, investigador del instituto italiano INFN, la Universidad de Padua y el Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC).
“Este trabajo ha identificado las novas como un nuevo tipo de fuente de rayos gamma muy energéticos. 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-CSIC).
El equipo también pudo comprobar que la explosión fue lo suficientemente energética como para producir fuertes ondas de choque en el medio que rodeaba al sistema estelar. Estas ondas son las encargadas de acelerar las partículas subatómicas presentes en el medio interestelar hasta velocidades cercanas a las de la luz.
En el caso de la nova RS Ophiuchi 2021, el modelo que mejor describe las observaciones de MAGIC y de otros telescopios sostiene que los rayos gamma de muy alta energía son producidos por protones, partículas cargadas positivamente que constituyen los núcleos de átomos de hidrógeno.
Aunque las erupciones de novas son menos energéticas que las supernovas, en las que una estrella muere en la explosión, son también mucho más frecuentes. Los resultados obtenidos indican que, aunque la mayoría de los rayos cósmicos que permean la Vía Láctea se generan en otras fuentes, las novas pueden ser aceleradores de protones sorprendentemente eficientes.
“MAGIC había estado siguiendo sin éxito explosiones de novas desde hace algún tiempo. Es gratificante ver que el esfuerzo merece la pena y que hemos logrado abrir nuevas ventanas que traen un conocimiento más profundo de nuestro universo”, destaca Oscar Blanch, investigador del Institut de Física d'Altes Energies (IFAE) y portavoz de la colaboración Magic. “Es el fruto del trabajo de muchas personas”, finaliza.
Además del IAA, IAC e IFAE, en la colaboración MAGIC participan otros centros españoles: el Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT), la Universidad Autónoma de Barcelona (UAB), el Instituto de Ciencias del Cosmos de la Universidad de Barcelona (ICCUB) y la Universidad Complutense de Madrid (UCM).
Referencia:
V. A. Acciari et al. “Gamma rays reveal proton acceleration in thermonuclear novae explosions”. Nature Astronomy, 2022
El Institut d'Estudis Espacials de Catalunya (IEEC) participa en este proyecto a través de investigadores de las unidades ICCUB y el Centre d’Estudis i Recerca Espacials (CERES-UAB). Además, el centro de datos de MAGIC es el Port d'Informació Científica (PIC), una colaboración del IFAE y el CIEMAT.
Científicos españoles han participado en este estudio aportando datos clave sobre la naturaleza de uno de estos peculiares eventos, llamado AT 2021hdr. Con la intención de comprender mejor el sistema y optimizar sus modelos, planean continuar las observaciones, al tiempo que analizan la galaxia donde se encuentra.
Gracias a datos del telescopio JWST y el Observatorio de rayos X Chandra, un equipo científico ha identificado un agujero negro supermasivo que consume materia a un ritmo extraordinario, desafiando los límites teóricos. Este hallazgo podría ofrecer claves sobre el rápido crecimiento de estos objetos en los primeros mil millones de años del universo.
