Los telescopios espaciales de alta energía de la ESA Integral y XMM-Newton han ayudado a encontrar una fuente de poderosos rayos X en el centro de una explosión estelar sin precedentes brillante y de rápida evolución que apareció repentinamente en el cielo a principios de este año.

El telescopio ATLAS en Hawái detectó por primera vez el fenómeno, desde entonces llamado AT2018cow, el 16 de junio. Poco después de que, Los astrónomos de todo el mundo apuntaban con muchos telescopios terrestres y espaciales hacia el objeto celeste recién descubierto, ubicado en una galaxia a unos 200 millones de años luz de distancia.

Pronto se dieron cuenta de que esto era algo completamente nuevo. En solo dos días, el objeto superó el brillo de cualquier supernova observada anteriormente:una poderosa explosión de una estrella masiva envejecida que expulsa la mayor parte de su material al espacio circundante. barriendo el polvo y los gases interestelares en su vecindad.

Un nuevo papel aceptado para su publicación en el Diario astrofísico , presenta las observaciones de los primeros 100 días de existencia del objeto, cubriendo todo el espectro electromagnético de la explosión desde ondas de radio hasta rayos gamma.

El analisis, que incluye observaciones de Integral y XMM-Newton de la ESA, así como los telescopios espaciales NuSTAR y Swift de la NASA, encontró una fuente de rayos X de alta energía en el interior de la explosión.

El comportamiento de esta fuente, o motor, como se revela en los datos, sugiere que el extraño fenómeno podría ser un agujero negro naciente o una estrella de neutrones con un poderoso campo magnético, succionando el material circundante.

"La interpretación más emocionante es que podríamos haber visto por primera vez el nacimiento de un agujero negro o una estrella de neutrones, "dice Raffaella Margutti de la Northwestern University, ESTADOS UNIDOS, autor principal del artículo.

"Sabemos que los agujeros negros y las estrellas de neutrones se forman cuando las estrellas colapsan y explotan como una supernova, pero nunca antes habíamos visto uno justo en el momento de nacer, "añade el coautor Indrek Vurm del Observatorio de Tartu, Estonia, que trabajó en el modelado de las observaciones.

La explosión de AT2018cow no solo fue de 10 a 100 veces más brillante que cualquier otra supernova observada anteriormente:también alcanzó la luminosidad máxima mucho más rápido que cualquier otro evento conocido anteriormente, en solo unos pocos días en comparación con las dos semanas habituales.

Integral hizo sus primeras observaciones del fenómeno unos cinco días después de que fuera reportado y lo siguió monitoreando durante 17 días. Sus datos resultaron cruciales para la comprensión del extraño objeto.

"Integral cubre un rango de longitud de onda que no está cubierto por ningún otro satélite, "dice Erik Kuulkers, Científico de proyectos integrales en la ESA. "Tenemos una cierta superposición con NuSTAR en la parte del espectro de rayos X de alta energía, pero podemos ver energías más altas, también."

Entonces, si bien los datos de NuSTAR revelaron el espectro de rayos X duros con gran detalle, con Integral, los astrónomos pudieron ver el espectro de la fuente por completo, incluyendo su límite superior en energías de rayos gamma suaves.

"Vimos una especie de golpe con un corte brusco en el espectro en el extremo de alta energía, "dice Volodymyr Savchenko, astrónomo de la Universidad de Ginebra, Suiza, que trabajó en los datos integrales. "Este bulto es un componente adicional de la radiación liberada por esta explosión, brillando a través de un opaco, u ópticamente grueso, medio."

"Esta radiación de alta energía probablemente provino de un área de plasma muy caliente y denso que rodea la fuente, "añade Carlo Ferrigno, también de la Universidad de Ginebra.

Debido a que Integral siguió monitoreando la explosión de AT2018cow durante un período de tiempo más largo, sus datos también pudieron mostrar que la señal de rayos X de alta energía se estaba desvaneciendo gradualmente.

Raffaella explica que esta radiación de rayos X de alta energía que desapareció fue la llamada radiación reprocesada:radiación de la fuente que interactúa con el material expulsado por la explosión. A medida que el material se aleja del centro de la explosión, la señal disminuye gradualmente y finalmente desaparece por completo.

En esta señal, sin embargo, los astrónomos pudieron encontrar patrones típicos de un objeto que atrae materia de su entorno, ya sea un agujero negro o una estrella de neutrones.

"Esto es lo más inusual que hemos observado en AT2018cow y definitivamente es algo sin precedentes en el mundo de los explosivos eventos astronómicos transitorios, "dice Raffaella.

Mientras tanto, XMM-Newton observó esta explosión inusual dos veces durante los primeros 100 días de su existencia. Detectó la parte de menor energía de su emisión de rayos X, cuales, según los astrónomos, proviene directamente del motor en el centro de la explosión. A diferencia de los rayos X de alta energía que provienen del plasma circundante, los rayos X de menor energía de la fuente aún son visibles.

Los astrónomos planean usar XMM-Newton para realizar una observación de seguimiento en el futuro, lo que les permitirá comprender con mayor detalle el comportamiento de la fuente durante un período de tiempo más largo.

"Seguimos analizando los datos de XMM-Newton para tratar de comprender la naturaleza de la fuente, "dice la coautora Giulia Migliori de la Universidad de Bolonia, Italia, que trabajó en los datos de rayos X. "La acumulación de agujeros negros deja huellas características en los rayos X, que podríamos detectar en nuestros datos ".

"Este evento fue completamente inesperado y muestra que hay muchas cosas que no entendemos completamente, "dice Norbert Schartel, Científico del proyecto XMM-Newton de la ESA. "Un satélite, un solo instrumento, nunca sería capaz de comprender un objeto tan complejo. La información detallada que pudimos recopilar sobre el funcionamiento interno de la misteriosa explosión AT2018cow solo fue posible gracias a la amplia cooperación y combinación de muchos telescopios ".