09 Oct Hubble detecta un LFBOT: un extraño estallido de luz

Un extraño estallido de luz en el Universo, extraordinariamente brillante, se ha vuelto aún más extraño gracias al ojo de águila del Telescopio Espacial Hubble de NASA/ESA. El fenómeno, llamado transitorio óptico luminoso rápido de luz azul (LFBOT), apareció en escena donde nadie esperaba encontrarlo, lejos de cualquier galaxia anfitriona.

Solo el Hubble pudo determinar la ubicación exacta de este extraño estallido y los resultados sugieren que los astrónomos saben incluso menos sobre estos objetos de lo que creían, viéndose obligados a descartar algunas de las posibles teorías que se estaban barajando.

Los transitorios ópticos luminosos rápidos de luz azul (LFBOT, por sus siglas en inglés) se encuentran entre los eventos de luz visible más brillantes conocidos en el Universo y se disparan inesperadamente, como los flashes de las cámaras.

Solo se han encontrado unos pocos desde su primer descubrimiento en 2018. Actualmente, se detecta un LFBOT aproximadamente una vez al año.

Un extraño estallido apodado «el Pinzón»

Después de su detección inicial, este LFBOT fue observado por múltiples telescopios en todo el espectro electromagnético, desde rayos X hasta ondas de radio. Gracias a su exquisitamente nítida resolución, el Hubble fue capaz finalmente de determinar su ubicación.

Designado AT2023fhn y apodado «el Pinzón», el fenómeno transitorio mostró todas las características reveladoras de un LFBOT: Brillaba intensamente en luz azul y evolucionó rápidamente, alcanzando su brillo máximo y desvaneciéndose nuevamente en cuestión de días, a diferencia de las supernovas que tardan semanas o meses en atenuarse.

En un lugar desconcertante

Pero a diferencia de cualquier otro LFBOT visto antes, Hubble descubrió que «el Pinzón» se encuentra aparentemente aislado entre dos galaxias vecinas (a unos 50.000 años luz de una galaxia espiral cercana y a unos 15.000 años luz de una galaxia más pequeña), un lugar desconcertante para un objeto celeste que hasta ahora se pensaba que solo existía dentro de las galaxias.

“Las observaciones del Hubble han sido realmente cruciales. Nos hicieron darnos cuenta de que este caso era inusual en comparación con otros casos similares, porque sin los datos del Hubble no lo habríamos sabido nunca”, dijo Ashley Chrimes

Ashley Chrimes es autor principal del artículo del Hubble que informará sobre el descubrimiento en una próxima edición de las noticias mensuales de la Real Sociedad Astronómica (MNRAS). También es investigador de la Agencia Espacial Europea (ESA) y anteriormente en la Universidad Radboud, Nijmegen, en los Países Bajos.

No es una Supernova

Hasta ahora se creía que estas impresionantes explosiones eran un tipo raro de supernovas, llamadas supernovas de colapso del núcleo. Sin embargo, las estrellas gigantescas que se convierten en supernovas tienen una vida corta, según los estándares estelares.

Por lo tanto, las estrellas masivas progenitoras de las supernovas no tienen tiempo de viajar muy lejos de su lugar típico de nacimiento: los cúmulos de estrellas recién nacidas. Todos los LFBOT anteriores se han encontrado en los brazos espirales de galaxias, donde se está produciendo el nacimiento de estrellas.

«Cuanto más aprendemos sobre los LFBOT, más nos sorprenden», dijo Chrimes. «Ahora hemos demostrado que los LFBOT pueden ocurrir a una gran distancia del centro de la galaxia más cercana, y la ubicación de «el Pinzón» no es la que esperamos para ningún tipo de supernova».

El Observatorio Zwicky de Fenómenos Transitorios (ZTF)

El Observatorio Zwicky de Fenómenos Transitorios (Zwicky Transient Facility, o ZTF, por sus siglas en inglés), es una asociación público-privada destinada al estudio sistemático del cielo nocturno en luz visible mediante una cámara de campo de visión extremo, que escanea todo el cielo del hemisferio norte cada dos días.

El ZTF está instalado en el Telescopio Samuel Oschin de 48 pulgadas (tipo Schmidt) en el Observatorio Palomar en San Diego, California, siendo el componente clave del sistema una nueva cámara científica CCD de mosaico criogénico de 47 grados cuadrados y 600 megapíxeles.

El ZTF alertó por primera vez a los astrónomos sobre «el Pinzón» el 10 de abril de 2023. Una vez detectado, los investigadores iniciaron un programa de observaciones pre-planificado que había estado en espera, y se dispusieron a dirigir rápidamente su atención a cualquier candidato potencial de LFBOT que pudiese surgir.

Las mediciones espectroscópicas realizadas con el telescopio Gemini Sur en Chile encontraron que «el Pinzón» tiene una temperatura abrasadora de 20.000 grados Celsius. Gemini también ayudó a determinar su distancia a la Tierra para poder calcular su luminosidad.

Junto con los datos de otros observatorios, incluido el Observatorio de rayos X Chandra y el radiotelescopio Very Large Array, estos hallazgos confirmaron que la explosión fue efectivamente un LFBOT.

Dos teorías sobre los LFBOT

Los LFBOT podrían ser el resultado de estrellas despedazadas por un agujero negro de masa intermedia (entre 100 y 1.000 masas solares). El lugar más probable para encontrar estos agujeros negros de masa intermedia es un cúmulo globular de estrellas.

Así pues, y llegado el caso, la alta resolución y sensibilidad infrarroja del telescopio espacial James Webb de NASA/ESA/CSA podrían usarse para determinar si «el Pinzón» explotó dentro de un cúmulo globular de estrellas, en el halo exterior de una de las dos galaxias vecinas.

Para explicar la ubicación inusual de «el Pinzón», los investigadores están considerando la posibilidad alternativa de que sea el resultado de una colisión entre dos estrellas de neutrones, que viajaban muy lejos de su galaxia anfitriona, y que han estado girando en espiral, cayendo una hacia la otra, durante miles de millones de años.

Estas colisiones producen una kilonova, una explosión mil veces más potente que una nova estándar. Insuficiente, por tanto, para explicar el extraordinario brillo observado de «el Pinzón».

Sin embargo, según alguna teoría altamente especulativa, si una de las estrellas de neutrones estuviese fuertemente magnetizada (un magnetar), se podría amplificar enormemente la potencia de la explosión, pudiendo brillar hasta cien veces más que una supernova.

Más trabajo y más datos

«El descubrimiento plantea muchas más preguntas de las que responde», dijo Chrimes. «Se necesita más trabajo para determinar cuál de las muchas explicaciones posibles es la correcta».

Debido a que los fenómenos transitorios pueden aparecer en cualquier lugar y en cualquier momento, y son relativamente fugaces en términos astronómicos, los investigadores dependen de estudios de gran campo, que monitorean continuamente grandes áreas del cielo, para detectarlos y alertar a otros observatorios como el Hubble para que realicen observaciones de seguimiento.

Según los investigadores, se necesita una muestra más grande para lograr una mejor comprensión del fenómeno. Los próximos telescopios de rastreo de cielo completo podrán detectar más fenómenos de este tipo, dependiendo de la astrofísica subyacente del fenómeno.

Fuente: Hubble finds bizarre explosion in unexpected place | ESA/Hubble