Astrónomos han capturado imágenes de dos explosiones estelares –conocidas como novas– a pocos días de su erupción y con un detalle sin precedentes.
Este avance proporciona evidencia directa de que estas explosiones son más complejas de lo que se pensaba, con múltiples expulsiones de material y, en algunos casos, retrasos significativos en el proceso de eyección.
“Este es un salto extraordinario hacia adelante.”
El estudio, publicado en la revista Nature Astronomy, utilizó una técnica de vanguardia llamada interferometría en el Center for High Angular Resolution Astronomy (CHARA Array) en California. Este enfoque permitió a los científicos combinar la luz de múltiples telescopios, logrando la alta resolución necesaria para obtener imágenes directas de las explosiones en rápida evolución.
“Las imágenes nos ofrecen una vista cercana de cómo se expulsa el material de la estrella durante la explosión”, afirma Gail Schaefer, directora del CHARA Array en la Georgia State University. “Capturar estos eventos transitorios requiere flexibilidad para adaptar nuestro programa nocturno a medida que se descubren nuevos objetivos de oportunidad.”
Las novas ocurren cuando un remanente estelar denso, llamado enana blanca, sufre una reacción nuclear descontrolada después de robar material a una estrella compañera. Hasta hace poco, los astrónomos solo podían inferir las primeras etapas de estas erupciones de forma indirecta, ya que el material en expansión aparecía como un único punto de luz no resuelto.
Revelar cómo se expulsan e interactúan los restos de la explosión es crucial para comprender cómo se forman las ondas de choque en las novas, que fueron descubiertas inicialmente por el NASA’s Fermi Large Area Telescope (LAT). En sus primeros 15 años, Fermi-LAT detectó emisiones de GeV de más de 20 novas, estableciendo estas explosiones como emisores de rayos gamma galácticos y destacando su potencial como fuentes de mensajeros múltiples.
Dos novas
El equipo de investigación obtuvo imágenes de dos novas muy diferentes que entraron en erupción en 2021. Una de ellas, Nova V1674 Herculis, fue una de las más rápidas registradas, alcanzando su máximo brillo y atenuándose en tan solo unos días. Las imágenes revelaron dos flujos de gas distintos y perpendiculares, evidencia de que la explosión fue impulsada por múltiples eyecciones que interactúan entre sí. De manera notable, estos flujos recién emergentes aparecieron en las imágenes mientras el NASA’s Fermi Gamma-ray Space Telescope también detectaba rayos gamma de alta energía, vinculando directamente la emisión impulsada por ondas de choque con los flujos en colisión.
La segunda, Nova V1405 Cassiopeiae, evolucionó mucho más lentamente. Sorprendentemente, retuvo sus capas externas durante más de 50 días antes de finalmente expulsarlas, proporcionando la primera evidencia clara de una expulsión retrasada. Cuando el material finalmente fue expulsado, se desencadenaron nuevas ondas de choque, produciendo nuevamente rayos gamma detectados por el NASA’s Fermi.
“Estas observaciones nos permiten observar una explosión estelar en tiempo real, algo que es muy complicado y que se ha considerado extremadamente desafiante durante mucho tiempo”, explica Elias Aydi, autor principal del estudio y profesor de física y astronomía en la Texas Tech University.
“En lugar de ver simplemente 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.”
Un avance significativo
La capacidad de resolver tales detalles proviene del uso de la interferometría, la misma técnica que hizo posible obtener imágenes del agujero negro en el centro de nuestra galaxia. Estas imágenes nítidas se complementaron con espectros de importantes observatorios como Gemini, que rastrearon las huellas dactilares en evolución del gas expulsado. A medida que aparecían nuevas características en los espectros, coincidían con las estructuras reveladas en las imágenes interferométricas, proporcionando una poderosa confirmación uno a uno de cómo los flujos se estaban moldeando y colisionando.
“Este es un salto extraordinario hacia adelante”, afirma John Monnier, profesor de astronomía en la University of Michigan, coautor del estudio y experto en imágenes interferométricas.
“El hecho de que ahora podamos observar estrellas explotando e inmediatamente ver la estructura del material que se expulsa al espacio es notable. Abre una nueva ventana a algunos de los eventos más dramáticos del universo.”
Mirando hacia el futuro
Los resultados no solo revelan una complejidad inesperada en las novas, sino que también ayudan a explicar sus poderosas ondas de choque, que se sabe que producen radiación de alta energía como los rayos gamma. El telescopio Fermi de la NASA ha sido el instrumento clave para descubrir esta conexión, estableciendo las novas como laboratorios naturales 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 de física extrema”, afirma la profesora Laura Chomiuk, coautora del estudio 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.”
Los hallazgos desafían la visión tradicional de que las erupciones de las novas son eventos únicos e impulsivos. En cambio, apuntan a una variedad de vías de eyección, incluidas múltiples expulsiones y la liberación retrasada de la envoltura, remodelando nuestra comprensión de estas explosiones cósmicas.
“Esto es solo el comienzo”, dice Aydi.
“Con más observaciones como estas, finalmente podemos comenzar a responder a grandes preguntas sobre cómo viven las estrellas, mueren y afectan su entorno. Las novas, que antes se consideraban explosiones simples, están resultando ser mucho más ricas y fascinantes de lo que imaginábamos.”
Las observaciones de las dos novas se obtuvieron como parte del programa de acceso abierto del CHARA Array financiado por la National Science Foundation. El apoyo institucional al CHARA Array es proporcionado por la College of Arts & Sciences, la Oficina del Provost y la Oficina del Vicepresidente de Investigación y Desarrollo Económico de la Georgia State.
Fuente: Georgia State University
