Estrellas muertas se niegan a desaparecer: Chandra revela una galaxia llena de restos de supernova que parpadean

Durante décadas, los libros de texto de astronomía enseñaron que los restos de estrellas que explotan se enfrían de manera lenta y predecible a lo largo de miles de años. Pero un minucioso análisis de 14 años de datos de archivo del Observatorio de Rayos X Chandra de la NASA revela una realidad mucho más caótica. En la cercana galaxia espiral Messier 83 (M83), también conocida como la Galaxia del Molinillo del Sur, una población de restos de supernova se niega a desvanecerse en silencio, parpadeando de forma dramática en luz de rayos X en escalas de tiempo de apenas unos pocos años.

Un espectáculo de fuegos artificiales en las profundidades de M83

Para establecer una base de cómo evolucionan los restos de supernova, los astrónomos apuntaron el telescopio Chandra hacia M83, una espectacular galaxia espiral que vemos de frente y que se encuentra a unos 15 millones de años luz de distancia. Las observaciones abarcaron desde el año 2000 hasta 2014 . El equipo rastreó 22 fuentes de rayos X previamente identificadas como restos de supernova e hizo un descubrimiento sorprendente: aproximadamente la mitad de ellas mostraron cambios significativos e inesperados en su brillo de rayos X .

“Sabemos que las fuentes individuales de rayos X pueden cambiar drásticamente, pero encontrar que tantos restos de supernova están haciendo esto realmente nos sorprendió”, dijo Andrea Prestwich, astrónoma de la Universidad Católica de América y coautora del estudio publicado en The Astrophysical Journal .

Esta alta proporción —aproximadamente 11 de 22— es lo que hace que el hallazgo sea tan disruptivo. No se trata de un único objeto extraño que rompe las reglas, sino de un comportamiento generalizado que obliga a reexaminar el modelo evolutivo estándar para los restos estelares .

¿Por qué las estrellas “muertas” siguen emitiendo destellos?

El equipo identificó dos mecanismos principales, y potencialmente concurrentes, para explicar el errático parpadeo en rayos X .

1. La estrella compañera superviviente

La explicación preferida es que muchos de estos restos de supernova albergan un superviviente. La mayoría de las estrellas masivas existen en sistemas binarios. Cuando la estrella más masiva explota como supernova, puede dejar atrás un agujero negro o una estrella de neutrones. Si la estrella compañera sobrevive al cataclismo, puede quedar atrapada en una órbita cerrada alrededor del nuevo objeto compacto. La intensa gravedad del agujero negro o la estrella de neutrones comienza entonces a arrancar material de la superficie de la compañera. Este proceso, conocido como acreción, calienta el gas que cae a millones de grados, produciendo potentes y variables emisiones de rayos X que dependen por completo de la tasa de acreción .

2. Reciclaje cósmico: acreción por retroceso

Un escenario alternativo invierte el origen del material. En lugar de robar gas de una compañera, el objeto compacto central podría estar “reciclando” sus propios escombros. El astrónomo Roy Kilgard, coautor del estudio, describió la posibilidad como restos de la explosión que vuelven a caer sobre el mismo objeto que la supernova creó . Esta “acreción por retroceso” también podría producir el brillo y la atenuación observados a medida que el material recapturado por el agujero negro o la estrella de neutrones se calienta a temperaturas que emiten rayos X.

Al menos un remanente en la muestra, SN 1957D, tiene una explicación más simple. Observada por primera vez hace casi 70 años, su brillo en rayos X probablemente se debe a que sus eyecciones de alta velocidad están chocando contra el material interestelar circundante, convirtiendo la energía cinética en calor .

Este fenómeno de variabilidad a largo plazo en remanentes podría no ser exclusivo de M83. Las primeras observaciones de seguimiento de la Galaxia del Remolino (M51) han revelado una población similar de remanentes variables, lo que sugiere que este comportamiento podría ser una característica común, y previamente pasada por alto, de las galaxias con formación estelar .

Un nuevo 'petardo' cerca del agujero negro de la Vía Láctea

En una investigación independiente, un equipo diferente de astrónomos apuntó tanto el Chandra como el satélite XMM-Newton de la Agencia Espacial Europea (ESA) hacia el turbulento centro de nuestra propia galaxia. Su objetivo era Sagitario C (Sgr C), una densa región de formación estelar ubicada a solo 26.000 años luz de la Tierra —cosmológicamente hablando, justo al lado del agujero negro supermasivo Sagitario A*— .

Dentro de Sgr C, identificaron una distintiva “mancha” de emisión de rayos X ubicada dentro de una burbuja más grande de hidrógeno ionizado que rodea a una estrella joven y masiva . Si se confirma como un resto de supernova, sería uno de los objetos de este tipo más cercanos jamás encontrados al agujero negro central de la Vía Láctea . Los datos indican que el material estelar expulsado se está expandiendo a una velocidad de aproximadamente 3,2 millones de kilómetros por hora (dos millones de millas por hora) y que la explosión original ocurrió hace solo unos 1.700 años . En términos astronómicos, es una explosión apenas en su adolescencia.

El descubrimiento fue posible al combinar la visión de rayos X de alta resolución de Chandra y XMM-Newton con datos de radio complementarios del conjunto de telescopios MeerKAT en Sudáfrica y datos ópticos del sondeo Pan-STARRS . El hallazgo ofrece una oportunidad única para estudiar el ciclo de vida de las estrellas en el entorno más extremo de la galaxia.