Chandra descubre 84 fuentes de rayos X «hipersoft» ocultas en galaxias cercanas

Un equipo dirigido por Mustafa Muhibullah ha identificado 84 fuentes de rayos X hipersoft —o HSS, por sus siglas en inglés— al revisar observaciones públicas del Observatorio de Rayos X Chandra de la NASA. Son objetos puntuales, luminosos y no nucleares que se habían escapado en gran medida de los catálogos habituales porque brillan en una franja extrema y poco explorada del espectro: principalmente por debajo de 0,3 keV. 3

La muestra incluye las galaxias espirales M31, también conocida como Andrómeda, y M101 o galaxia del Molinete, además de cuatro galaxias elípticas. Por ahora, «hipersoft» describe una clase observacional: los datos muestran una señal energética muy peculiar, pero la identidad física de cada fuente aún no está resuelta. 3

Por qué habían pasado desapercibidas

Los estudios de fuentes de rayos X suelen priorizar energías más altas. Las HSS hacen lo contrario: resultan muy visibles en los datos de menor energía de Chandra, pero se debilitan mucho o desaparecen en imágenes de rayos X de bandas más convencionales.

El equipo las caracteriza por una emisión dominante por debajo de 0,3 keV y por una proporción muy elevada de fotones entre 0,15 y 0,3 keV frente a los de 0,3 a 1,0 keV. 3

Detectarlas es complicado por una doble limitación:

• La sensibilidad de Chandra es más exigente en el borde de menor energía de su rango de observación.
• La intensa radiación ultravioleta que se infiere de estos espectros blandos es absorbida fácilmente por el hidrógeno y el helio interestelares antes de llegar a la Tierra.

Ese vacío entre las observaciones de rayos X y ultravioleta pudo ocultar durante años una población de fuentes luminosas. Trabajos previos con Chandra ya habían advertido que los objetos que emiten solo por debajo de 0,3 keV casi no figuraban en los catálogos de fuentes ni en listas publicadas por otros equipos. 6

Qué podría estar alimentando estas fuentes

Una explicación principal es que se trate de sistemas binarios en acreción. En ellos, un objeto compacto extrae gas de una estrella compañera. El objeto que recibe la materia podría ser una enana blanca, una estrella de neutrones o un agujero negro.

Al caer hacia el objeto compacto, el material se calienta y puede generar una emisión dominada por radiación ultravioleta extrema y rayos X ultrasuaves, en lugar de los rayos X más energéticos asociados a muchos sistemas binarios de rayos X. Los modelos aplicados a los espectros de Chandra sugieren temperaturas de alrededor de 200.000 a 250.000 °C. No obstante, no son mediciones directas: dependen del modelo porque se extrapolan desde el límite de baja energía en el que opera el telescopio.

Por eso, una apariencia hipersoft similar podría producirse en más de un tipo de objeto compacto o en distintos estados de acreción.

Una posible pista sobre supernovas y gas interestelar

Si una parte de estas HSS son enanas blancas que ganan masa de forma sostenida a partir de una compañera, podrían señalar sistemas cercanos a las condiciones vinculadas con las supernovas de tipo Ia. Identificar las rutas que llevan a estas explosiones estelares sigue siendo una cuestión abierta en astrofísica.

Su radiación ultravioleta también podría tener efectos fuera del sistema binario. Los fotones UV ionizan el gas circundante, y el grado de ionización modifica su química y su capacidad de enfriarse. Son procesos relevantes para entender el comportamiento del gas dentro de las galaxias. La NASA señala que estas fuentes podrían aportar información tanto sobre los progenitores de supernovas de tipo Ia como sobre la ionización del gas interestelar.

Hubble pondrá a prueba la interpretación

El siguiente paso será buscar la radiación ultravioleta que predicen los datos de Chandra. Observaciones previstas con el telescopio espacial Hubble podrán detectar, o al menos acotar, las contrapartidas ultravioletas de algunas HSS seleccionadas. Esto permitirá comprobar de forma independiente la energía estimada a partir de sus espectros de rayos X ultrasuaves.

Al combinar esa información con el brillo en rayos X, la variabilidad, el entorno local y posibles señales de estrellas compañeras, los astrónomos podrán diferenciar mejor entre sistemas con enanas blancas, estrellas de neutrones o agujeros negros. También podrían determinar si las fuentes hipersoft forman una sola población física o si agrupan varios tipos de binarias compactas con una firma de baja energía en común.