Astrónomos han obtenido imágenes notablemente detalladas de dos explosiones estelares –llamadas novas– apenas días después de su inicio. Las nuevas observaciones ofrecen una prueba clara de que estos estallidos no son tan simples como se creía anteriormente. En lugar de una única explosión, estos eventos pueden enviar más de una corriente de material e incluso retrasar parte de la eyección de manera dramática.
El equipo de investigación internacional publicó el trabajo en Nature Astronomy. Utilizaron interferometría en el Center for High Angular Resolution Astronomy (CHARA Array) en California, un método que combina la luz de múltiples telescopios para crear vistas extremadamente nítidas. Esta mayor resolución hizo posible obtener imágenes directas de estos eventos de rápida evolución.
“Las imágenes nos ofrecen una vista cercana de cómo se expulsa el material de la estrella durante la explosión”, afirmó Gail Schaefer, directora del CHARA Array en Georgia State. “Capturar estos eventos transitorios requiere flexibilidad para adaptar nuestro programa nocturno a medida que se descubren nuevos objetivos de oportunidad.”
¿Qué es una Nova y por qué las Ondas de Choque son Importantes
Una nova ocurre en un sistema binario cercano cuando una enana blanca, el núcleo denso remanente de una estrella, atrae gas de una estrella compañera cercana. A medida que se acumula este material robado, puede encenderse en una reacción nuclear descontrolada, provocando un brillo repentino en el cielo. Hasta hace poco, los astrónomos solo podían reconstruir las primeras etapas de forma indirecta, ya que los restos en expansión parecían un único punto de luz.
Observar exactamente cómo se expulsa y se interactúa el material es clave para explicar cómo se forman las ondas de choque en las novas. Estas ondas de choque fueron vinculadas por primera vez a las novas por el Fermi Large Area Telescope (LAT) de la NASA. Durante sus primeros 15 años, Fermi-LAT detectó emisiones de GeV de más de 20 novas, lo que demuestra que estas erupciones pueden producir rayos gamma en nuestra galaxia y señala su potencial como fuentes de mensajeros múltiples.
Dos Novas de 2021 con un Comportamiento Muy Diferente
El equipo se centró en dos novas que entraron en erupción en 2021 y descubrió que se comportaban de maneras sorprendentemente diferentes. Nova V1674 Herculis fue una de las más rápidas jamás registradas, alcanzando su máximo brillo y desvaneciéndose en cuestión de días. Las imágenes revelaron dos flujos de gas separados que se movían en direcciones perpendiculares, una señal de que el evento involucró múltiples eyecciones que interactuaban entre sí. La sincronización fue especialmente reveladora: los nuevos flujos aparecieron en las imágenes mientras el Fermi Gamma-ray Space Telescope de la NASA también detectaba rayos gamma de alta energía, conectando directamente la radiación impulsada por ondas de choque con esos flujos en colisión.
Nova V1405 Cassiopeiae se desarrolló mucho más lentamente. Inesperadamente, retuvo sus capas externas durante más de 50 días antes de liberarlas, ofreciendo la evidencia más clara hasta la fecha de una expulsión retrasada en una nova. Cuando ese material finalmente se liberó, provocó nuevas ondas de choque, y Fermi de la NASA observó nuevamente rayos gamma asociados con la renovada violencia.
“Estas observaciones nos permiten observar una explosión estelar en tiempo real, algo que es muy complicado y que durante mucho tiempo se ha considerado extremadamente desafiante”, dijo Elias Aydi, autor principal del estudio y profesor de física y astronomía en la Texas Tech University. “En lugar de ver solo un destello de luz, ahora estamos descubriendo la verdadera complejidad de cómo se desarrollan estas explosiones. Es como pasar de una foto en blanco y negro granulada a un video de alta definición.”
La Interferometría Revela la Estructura y los Espectros Confirman los Detalles
La capacidad de ver una estructura tan fina proviene de la interferometría, la misma técnica utilizada para ayudar a obtener imágenes del agujero negro en el centro de nuestra galaxia. El equipo también comparó las imágenes con espectros de instalaciones importantes como Gemini. Estos espectros rastrearon firmas cambiantes en el gas expulsado, y nuevas características espectrales coincidieron con las estructuras vistas en las imágenes interferométricas, proporcionando una confirmación directa de cómo se estaban formando y colisionando los flujos.
“Este es un avance extraordinario”, dijo John Monnier, profesor de astronomía en la Universidad de Michigan, coautor del estudio y experto en imágenes interferométricas. “El hecho de que ahora podamos observar estrellas explotando y ver inmediatamente la estructura del material que se expulsa al espacio es notable. Abre una nueva ventana a algunos de los eventos más dramáticos del universo.”
Lo que Esto Cambia Sobre las Explosiones Estelares y los Rayos Gamma
Los hallazgos muestran que las novas pueden ser mucho más complicadas que una única explosión repentina. También ayudan a explicar por qué estos eventos generan fuertes ondas de choque que producen luz de alta energía, incluidos los rayos gamma. El telescopio Fermi de la NASA ha sido fundamental para descubrir esa conexión, convirtiendo a las novas en laboratorios del mundo real para estudiar la física de las ondas de choque y la aceleración de partículas.
“Las novas son más que fuegos artificiales en nuestra galaxia: son laboratorios para la física extrema”, dijo la profesora Laura Chomiuk, coautora de la Michigan State University y experta en explosiones estelares. “Al ver cómo y cuándo se expulsa el material, finalmente podemos conectar los puntos entre las reacciones nucleares en la superficie de la estrella, la geometría del material expulsado y la radiación de alta energía que detectamos desde el espacio.”
En general, los resultados desafían la idea de larga data de que las erupciones de novas son eventos únicos e impulsivos. Las observaciones, en cambio, señalan múltiples formas en que una nova puede desarrollarse, incluidas varias eyecciones y la liberación retrasada de la envoltura externa de la estrella, lo que remodela la forma en que los científicos comprenden estos episodios explosivos.
“Esto es solo el comienzo”, dijo Aydi. “Con más observaciones como estas, finalmente podemos comenzar a responder a grandes preguntas sobre cómo viven, mueren y afectan su entorno las estrellas. Las novas, que alguna vez se consideraron explosiones simples, están resultando ser mucho más ricas y fascinantes de lo que imaginábamos.”
Las imágenes de las dos novas fueron recopiladas a través del programa de acceso abierto del CHARA Array, apoyado por la National Science Foundation bajo las subvenciones No. AST-2034336 y AST-2407956. El College of Arts & Sciences de Georgia State, la Oficina del Rector y la Oficina del Vicepresidente de Investigación y Desarrollo Económico también brindan apoyo institucional al CHARA Array.
