Mientras el satélite INTEGRAL de la ESA observaba el cielo, detectó una explosión de rayos gamma (fotones de alta energía) provenientes de la cercana galaxia M82. Sólo unas horas más tarde, el telescopio espacial de rayos X XMM-Newton de la ESA buscó un resplandor de la explosión, pero no encontró ninguno.
Un equipo internacional, formado por investigadores de la Universidad de Ginebra (UNIGE), se dio cuenta de que la explosión debía haber sido una llamarada extragaláctica de un magnetar, una joven estrella de neutrones con un campo magnético excepcionalmente fuerte. El descubrimiento ha sido publicado en la revista Nature .
El 15 de noviembre de 2023, el satélite INTEGRAL de la ESA detectó una explosión repentina de un objeto raro. Durante sólo una décima de segundo, apareció en el cielo una breve explosión de energéticos rayos gamma. "Los datos satelitales fueron recibidos en el Centro de Datos Científicos INTEGRAL (ISDC), con sede en el sitio Ecogia del Departamento de Astronomía de UNIGE, desde donde se envió una alerta de explosión de rayos gamma a los astrónomos de todo el mundo, sólo 13 segundos después de su detección." explica Carlo Ferrigno, investigador asociado senior en el Departamento de Astronomía de la Facultad de Ciencias de UNIGE, IP del ISDC y coautor de la publicación.
El software IBAS (Integral Burst Alert System) dio una localización automática coincidiendo con la galaxia M82, a 12 millones de años luz de distancia. Este sistema de alerta fue desarrollado y operado por científicos e ingenieros de UNIGE en colaboración con colegas internacionales.
"Inmediatamente nos dimos cuenta de que se trataba de una alerta especial. Los estallidos de rayos gamma provienen de lugares lejanos y de cualquier parte del cielo, pero este estallido procedía de una galaxia cercana y brillante", explica Sandro Mereghetti del Instituto Nacional de Astrofísica (INAF-IASF). ) en Milán, Italia, autor principal de la publicación y colaborador de IBAS.
El equipo solicitó inmediatamente al telescopio espacial XMM-Newton de la ESA que realizara una observación de seguimiento de la ubicación de la explosión lo antes posible. Si se hubiera tratado de un breve estallido de rayos gamma, causado por la colisión de dos estrellas de neutrones, la colisión habría creado ondas gravitacionales y habría tenido un resplandor en rayos X y luz visible.
Sin embargo, las observaciones de XMM-Newton sólo mostraron el gas caliente y las estrellas de la galaxia. Utilizando telescopios ópticos terrestres, entre ellos el Telescopio Nacional Galileo italiano y el Observatorio francés de Alta Provenza, también buscaron una señal en luz visible, empezando sólo unas horas después de la explosión, pero nuevamente no encontraron nada.
Sin señal en rayos X y luz visible, y sin ondas gravitacionales medidas por detectores en la Tierra (LIGO/VIRGO/KAGRA), la explicación más segura es que la señal provino de un magnetar.
"Cuando mueren estrellas con una masa mayor que ocho veces la del Sol, explotan en una supernova que deja detrás un agujero negro o una estrella de neutrones. Las estrellas de neutrones son restos estelares muy compactos con más masa que la del Sol empaquetadas en una esfera del tamaño de en el cantón de Ginebra, giran rápidamente y tienen fuertes campos magnéticos", explica Volodymyr Savchenko, investigador asociado senior en el Departamento de Astronomía de la Facultad de Ciencias de UNIGE y coautor de la publicación.
Algunas estrellas de neutrones jóvenes tienen campos magnéticos extrafuertes, más de 10.000 veces mayores que los de las estrellas de neutrones típicas. Estos se llaman magnetares. Emiten energía en llamaradas y, en ocasiones, estas llamaradas son gigantescas.
Sin embargo, en los últimos 50 años de observaciones de rayos gamma, sólo se han identificado tres llamaradas gigantes provenientes de magnetares en nuestra galaxia. Estas explosiones son muy fuertes:una que se detectó en diciembre de 2004 se produjo a 30.000 años luz de nosotros, pero aún así fue lo suficientemente potente como para afectar las capas superiores de la atmósfera terrestre, como lo hacen las erupciones solares, que provienen de mucho más cerca de nosotros.
La llamarada detectada por INTEGRAL es la primera confirmación firme de una llamarada magnetar fuera de la Vía Láctea. M82 es una galaxia brillante donde tiene lugar la formación de estrellas. En estas regiones nacen estrellas masivas, viven vidas cortas y turbulentas y dejan tras de sí una estrella de neutrones. "El descubrimiento de un magnetar en esta región confirma que los magnetares probablemente sean estrellas de neutrones jóvenes", añade Savchenko.
La búsqueda de más magnetares continuará en otras regiones extragalácticas de formación estelar para comprender estos extraordinarios objetos astronómicos. Si los astrónomos pueden encontrar muchas más, podrán empezar a comprender con qué frecuencia ocurren estas llamaradas y cómo las estrellas de neutrones pierden energía en el proceso.
Estallidos de tan corta duración sólo pueden captarse por casualidad cuando un observatorio ya está apuntando en la dirección correcta. Esto hace que INTEGRAL con su gran campo de visión, más de 3.000 veces mayor que el área del cielo cubierto por la luna, sea tan importante para estas detecciones.
Ferrigno explica:"Nuestro sistema de procesamiento automático de datos es muy fiable y nos permite alertar a la comunidad inmediatamente". Cuando se detectan observaciones inesperadas como ésta, INTEGRAL y XMM-Newton pueden ser flexibles en sus horarios, lo cual es esencial en descubrimientos en los que el tiempo es crucial.
En este caso, si las observaciones se hubieran realizado incluso un día después, no habría habido pruebas tan sólidas de que se trataba de un magnetar y no de un estallido de rayos gamma.
Más información: Una llamarada gigante magnetar en la cercana galaxia M82, Naturaleza (2024). DOI:10.1038/s41586-024-07285-4
Información de la revista: Naturaleza
Proporcionado por la Universidad de Ginebra
