El telescopio de la NASA que capta la fuente de energía de supernovas superluminosas

El telescopio espacial de la NASA de nombre Fermi ha logrado identificar por primera vez el origen energético detrás de las explosiones estelares más brillantes. A través de su instrumento Large Area Telescope, la misión ha detectado señales de rayos gamma procedentes de un evento ocurrido años atrás. Este logro científico cuenta con la participación activa del Instituto de Ciencias del Espacio (ICE-CSIC) en un estudio reciente. El objeto de dicho estudio es la supernova SN 2017egm, una explosión inusualmente luminosa en la galaxia NGC 3191. Este sistema se encuentra ubicado a unos 440 millones de años luz de distancia en la Osa Mayor. Los hallazgos confirman que Fermi pudo captar este fenómeno único. Los expertos destacan que esta detección representa un avance significativo en la comprensión del universo profundo.

La relevancia del hallazgo reside en la capacidad de observar emisiones de altísima energía desde la Tierra. Es la culminación de años de análisis meticuloso sobre los datos recopilados por la misión espacial. La supernova superluminosa SN 2017egm fue descubierta inicialmente por la misión Gaia de la Agencia Espacial Europea en mayo de 2017. Su estallido tuvo lugar en una galaxia espiral barrada masiva, donde llegó a brillar con más intensidad que todo su entorno. Un equipo internacional de investigadores analizó profundamente los datos del telescopio Fermi de la NASA para realizar este nuevo estudio. La conclusión principal es que la explosión probablemente recibió su potencia de una estrella de neutrones supermagnetizada recién nacida. 

Este objeto, creado durante el colapso estelar, actuó como el motor central que desencadenó el evento astronómico catastrófico. Es la primera vez que se logra una asociación tan clara entre rayos gamma y supernovas superluminosas. El ICE-CSIC subraya que este descubrimiento cambia la forma en que estudiamos la muerte de las estrellas. La detección confirma sospechas teóricas que se mantenían desde hacía casi dos décadas de observaciones continuas.

Durante todo este tiempo, los astrónomos han rastreado los datos de Fermi buscando señales de rayos gamma procedentes de supernovas. Fabio Acero, primer autor del estudio, señala que aunque hubo indicios previos interesantes, ninguno de ellos era definitivo hasta ahora. Las supernovas de colapso de núcleo ocurren cuando estrellas masivas agotan su combustible y colapsan bajo su propio peso. En este proceso violento se puede formar una estrella de neutrones del tamaño de una ciudad o un agujero negro. Una onda expansiva destruye entonces el resto de la estructura estelar, expandiéndose como una nube de gas ionizado. 

El telescopio Fermi monitoriza estos cambios cósmicos constantes para ayudar a la humanidad a entender mejor el funcionamiento del universo. La detección de SN 2017egm es el resultado de filtrar miles de eventos registrados pacientemente por el observatorio. Este éxito tecnológico demuestra la sensibilidad del instrumento Large Area Telescope para captar fenómenos de alta energía. Los científicos celebran que finalmente se haya encontrado una prueba directa de estos procesos energéticos extremos.

En las últimas dos décadas se han identificado cerca de 400 eventos excepcionales denominados como supernovas superluminosas por su brillo. Estas raras explosiones estelares producen diez o más veces la luz visible que se observa normalmente en una supernova tradicional. Un estudio liderado por la Universidad de Anhui ya había sugerido la detección de rayos gamma en el año 2024. El instrumento de Fermi fue la clave fundamental para localizar estas emisiones que son invisibles al ojo humano convencional. SN 2017egm destaca entre todas ellas por ser una de las explosiones de este tipo más cercanas a la Tierra. Aunque está a millones de años luz, su proximidad relativa permitió un análisis sin precedentes de sus componentes. La investigación examinó específicamente las seis supernovas superluminosas más cercanas detectadas en los primeros 16 años. De todas ellas analizadas, solo SN 2017egm mostró una evidencia clara y rotunda de presencia de rayos gamma. Este hecho confirma que ciertas supernovas pueden ser tan brillantes en rayos gamma como en luz.

La fuente de energía adicional que otorga tal potencia a estas explosiones estelares ha sido objeto de intenso debate científico. La hipótesis principal señala la formación de un magnetar, un tipo de estrella de neutrones con campos magnéticos extremos. Estos campos son hasta mil veces más intensos que los de las estrellas de neutrones típicas ya conocidas. En términos comparativos, su fuerza es diez billones de veces superior a la potencia de un imán doméstico. Para confirmar esto, el equipo internacional comparó modelos teóricos con las características ópticas de la supernova observada. Investigadores de Estonia y Nueva York desarrollaron un modelo para trazar el movimiento de las partículas emitidas. El análisis detallado mostró cómo un magnetar recién nacido interactúa directamente con los restos en expansión de la estrella. 

Esta interacción es la que genera la luminosidad extra observada por los telescopios espaciales y terrestres. El modelo magnetar se posiciona así como la explicación más plausible para la energía de SN 2017egm. Los científicos esperan que un magnetar recién formado gire sobre su propio eje cientos de veces por cada segundo. Esta rotación vertiginosa genera una fuerte emisión de electrones y positrones hacia el exterior de la estrella colapsada. Estas partículas forman lo que se conoce técnicamente como una nebulosa de viento de magnetar, una vasta nube energética. Dentro de esta estructura ocurren interacciones complejas que impulsan la producción constante de rayos gamma de alta energía. Por ejemplo, la aniquilación de electrones y positrones produce fotones gamma que chocan con los restos estelares. 

Al no poder escapar directamente de la densa nube de gas, estos rayos son procesados internamente de nuevo. El resultado de este proceso es la transformación de la energía en luz visible de menor intensidad energética. Es precisamente este fenómeno el que dota a la supernova de un aumento extraordinario en su brillo total. La comprensión de estos mecanismos internos es fundamental para la astrofísica moderna y el estudio estelar.

Cooperación entre observatorios

Aproximadamente tres meses después del colapso, los rayos gamma comienzan a filtrarse a través de los restos en expansión. El modelo de magnetar reproduce con gran precisión la luminosidad y el tiempo de llegada de estos rayos gamma. No obstante, el equipo observa que hay margen de mejora para explicar el desvanecimiento irregular de la luz. Otros procesos físicos podrían haber influido en la etapa final de la vida de la supernova SN 2017egm. Entre ellos se mencionan restos estelares que vuelven a caer sobre el magnetar tras la explosión estelar inicial. También se consideran las interacciones entre la onda expansiva y la materia eyectada siglos antes por la estrella. El estudio de estas fases tardías ayudará a refinar los modelos sobre el ciclo de vida de los magnetares. 

El futuro de esta investigación se apoya en la cooperación entre observatorios espaciales y nuevas instalaciones situadas en tierra. El equipo examinó la eficacia del futuro Cherenkov Telescope Array Observatory para detectar eventos similares en el espacio. Se estima que con cincuenta horas de observación se podrían localizar supernovas similares a 500 millones de años luz. La flota de observatorios de la NASA seguirá monitorizando los cambios rápidos que ocurren de forma constante en el cosmos. Observar los rayos gamma de las supernovas abre una nueva ventana para explorar su funcionamiento interno profundo. La detección de SN 2017egm marca el inicio de una era de descubrimientos sobre los motores centrales estelares. Con cada nueva observación, la humanidad se acerca más a comprender las fuerzas más energéticas del universo conocido.