Un cadàver estel·lar dona senyals de vida amb unes fulguracions mai observades

• Un cadàver estel·lar actiu, possiblement un forat negre o una estrella de neutrons, va ser la font probable de fulguracions energètiques sense precedents
• Les explosions són molt més brillants que les del final de la vida que experimenten habitualment les estrelles massives, però triguen dies a esvair-se en comptes de setmanes
• Investigadors de l’IEEC a l’Institut de Ciències de l’Espai (ICE-CSIC) participen en aquesta nova recerca publicada a Nature

Un cadàver estel·lar actiu, causat per l’explosió d’una estrella llunyana, és la font probable de repetides fulguracions energètiques observades durant uns quants mesos. Aquest fenomen no s’havia vist mai i un equip liderat per la Universitat de Cornell, on participen investigadors de l’Institut d’Estudis Espacials de Catalunya (IEEC) a l’Institut de Ciències de l’Espai (ICE-CSIC) el recull en una nova recerca publicada avui a Nature.

Les fulguracions van ser breus, de pocs minuts de durada, i cent dies després eren tan fortes com durant l’explosió original. Van aparèixer després d’un tipus de cataclisme estel·lar poc comú que l’equip s’havia proposat trobar, conegut com a esdeveniment transitori òptic blau, ràpid i lluminós (LFBOT, per les seves sigles en anglès). Ha estat oficialment anomenat AT2022tsd i es coneix com ‘el diable de Tasmània’.

Des del seu descobriment el 2018, l’equip ha especulat sobre la causa d’aquestes explosions tan extremes. Aquestes són molt més brillants que les del final de la vida que experimenten habitualment les estrelles massives, però triguen dies a esvair-se en comptes de diverses setmanes. Per estudiar aquestes fulguracions sense precedents s’han utilitzat 15 telescopis ubicats a diferents parts del món. L’equip creu que l’activitat de les fulguracions confirma que l’origen ha d’estar en un cadàver estel·lar: un forat negre o una estrella de neutrons.

Lluís Galbany, Claudia Gutiérrez i Tomás E. Müller-Bravo, investigadors de l’IEEC a l’ICE-CSIC, van contribuir a la recerca com a part d’ePESSTO+ (extended Public ESO Spectroscopic Survey of Transient Objects). Aquesta col·laboració va començar el 2019 i cerca explorar noves poblacions d’esdeveniments transitoris.

Anna Y. Q. Ho, professora adjunta d’astronomia al Col·legi de Ciències i Arts, és la primera autora de l’estudi. Va ajudar a caracteritzar el ‘diable de Tasmània’ i els resultants polsos de llum observats aproximadament a mil milions d’anys llum de la Terra. «No creiem que res més pugui provocar aquest tipus de fulguració. Això posa fi a anys de debat sobre què impulsa aquest tipus d’explosió i revela un mètode inusualment directe per estudiar l’activitat dels cadàvers estel·lars», afirma.

Ella va escriure el programari que va alertar de l’esdeveniment el setembre del 2022, mentre analitzava mig milió de canvis, o esdeveniments transitoris, detectats diàriament a través d’un cartografiat de tot el cel realitzat pel telescopi Zwicky Transient Facility, amb seu a Califòrnia, EUA. Durant una supervisió rutinària de l’explosió, que s’estava esvaint, el desembre del 2022 l’equip va descobrir que una de les imatges analitzades va registrar llum, seguida d’un pic de brillantor intensa al quadre central que va desaparèixer ràpidament.

«Ningú sabia realment què dir», recorda Ho. «No havíem vist mai res així -una cosa tan ràpida i amb una brillantor tan forta com l’explosió original mesos després- en cap supernova o FBOT. No ho havíem vist mai en astronomia, punt».

«Trobar i caracteritzar LFBOTs és un desafiament per la seva naturalesa: són objectes que evolucionen molt ràpidament. Perdem informació important sobre els mecanismes d’explosió i la física si esperem uns dies per coordinar les observacions. Per tant, hem d’activar les observacions quan hi hagi un bon candidat», explica Claudia Gutiérrez. «Malgrat els nostres esforços, hem detectat al voltant d’una dotzena de LFBOTs, dels quals només sis proporcionen algunes pistes sobre aquesta nova classe d’esdeveniments. D’ells, només un, el ‘diable de Tasmània’, mostra aquestes fulguracions sense precedents», afegeix.

Per investigar més a fons aquesta brillantor, l’equip va involucrar companys que van contribuir amb observacions de més de deu telescopis, entre ells un equipat amb una càmera d’alta velocitat. L’equip va revisar dades anteriors i va treballar per descartar altres fonts de llum possibles. La seva anàlisi finalment va confirmar almenys 14 polsos de llum irregulars durant un període de 120 dies, cosa que probablement sigui només una fracció del nombre total, segons Ho.

Explorant l’evolució estel·lar

Es continua estudiant exactament quins processos estaven en funcionament, potser un forat negre que canalitza raigs de matèria estel·lar cap a l’exterior a una velocitat propera a la de la llum. L’equip espera que la recerca avanci en els seus objectius a llarg termini per registrar com les propietats de les estrelles durant la seva vida poden predir la manera com moriran i el tipus de cadàver que produiran. Els LFBOT poden ser una oportunitat per observar una estrella en la transició a l’etapa posterior a la seva mort.

«Com que la mostra actual de LFBOTs continua sent petita, els estudis d’alta cadència actuals i futurs, com LS4, GOTO i BlackGem, seran essencials per augmentar-ne el nombre i ajudar a dilucidar l’escenari progenitor d’aquest tipus d’esdeveniments transitoris», assenyala Tomás E. Müller-Bravo.

«És un bon moment per estudiar l’univers d’esdeveniments transitoris. Fa només cinc anys hauria estat impossible detectar un esdeveniment així. El nostre grup de recerca de supernoves de l’ICE-CSIC està fent un esforç extra per formar part d’aquestes col·laboracions internacionals i poder ser els primers a detectar, seguir i estudiar esdeveniments extraordinaris com AT2022tsd», conclou Lluís Galbany.

Nota de premsa preparada en col·laboració amb l’Institut de Ciències de l’Espai (ICE-CSIC).

Aquesta recerca es presenta en un article titulat «Minutes-duration Optical Flares with Supernova Luminosities», d’Anna Y. Q. Ho et al., que va aparèixer a la revista Nature el 15 de novembre de 2023.

• IEEC
• ICE-CSIC
• ePESSTO+

Contactes

Sobre l'IEEC

L’Institut d’Estudis Espacials de Catalunya (IEEC) promou i coordina la recerca i el desenvolupament tecnològic espacial a Catalunya en benefici de la societat. L’IEEC fomenta les col·laboracions tant a nivell local com mundial, i és un eficient agent de transferència de coneixement, innovació i tecnologia. Com a resultat de més de 25 anys de recerca d’alta qualitat, duta a terme en col·laboració amb les principals organitzacions internacionals, l’IEEC es troba entre els millors centres d’investigació internacionals centrats en àrees com: l’astrofísica, la cosmologia, les ciències planetàries i l’observació de la Terra. La divisió d’enginyeria de l’IEEC desenvolupa instrumentació per a projectes terrestres i espacials, i té una àmplia experiència treballant amb organitzacions privades i públiques del sector aeroespacial així com altres sectors d’innovació.

L’IEEC és una fundació del sector públic sense ànim de lucre, fundada el febrer de 1996. Està regit per un Patronat compost per la Generalitat de Catalunya, la Universitat de Barcelona (UB), la Universitat Autònoma de Barcelona (UAB), la Universitat Politècnica de Catalunya · BarcelonaTech (UPC), i el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC). L’IEEC és també un centre CERCA (Centres de Recerca de Catalunya).