Una supernova muestra un “chirrido” cósmico. Investigadores explican la señal con la teoría de la relatividad de Einstein y un magnetar rotatorio.
Las supernovas son algunas de las herramientas más importantes de la astronomía moderna. Cuando una estrella masiva explota, irradia durante un corto período de tiempo con tanta intensidad que incluso puede superar a su galaxia anfitriona. Los investigadores utilizan estas explosiones como puntos de referencia cósmicos para determinar distancias o verificar modelos físicos.
Un equipo internacional ha descubierto ahora una supernova cuya señal de luz presenta propiedades inusuales. El brillo del evento cambia rítmicamente, y los intervalos entre los picos se acortan con el tiempo. Los investigadores hablan de un “chirrido” cósmico. La observación podría mostrar por primera vez cómo los efectos relativistas se hacen visibles dentro de una supernova.
Fluctuaciones inusuales en la señal de luz
La supernova, designada SN 2024afav, se encuentra a aproximadamente mil millones de años luz de la Tierra. Fue descubierta a finales de 2024 por el sistema automático de vigilancia del cielo ATLAS.
Normalmente, las supernovas siguen un patrón relativamente simple. Su brillo aumenta inicialmente, alcanza un máximo y luego disminuye. Pero SN 2024afav se comportó de manera diferente.
La curva de luz mostró modulaciones recurrentes, pequeñas fluctuaciones en el brillo. Además, el intervalo de tiempo entre estas fluctuaciones se acortaba cada vez más. Joseph Farah, de la University of California en Santa Barbara, notó rápidamente que este patrón difícilmente podía ser aleatorio.
“Simplemente no había ningún modelo existente que pudiera explicar un patrón de irregularidades que se aceleraran con el tiempo”, dijo Farah. “Empecé a pensar en cómo podría suceder esto, ya que la señal parecía demasiado estructurada para atribuirla a interacciones aleatorias”.
El patrón recuerda a las llamadas señales de chirrido. En astrofísica, este término describe señales cuya frecuencia aumenta con el tiempo. Un curso similar ya se ha observado en las ondas gravitacionales. Sin embargo, en el caso de la supernova, la señal no es generada por ondas de espacio-tiempo, sino por cambios en la luz de la explosión.
Las supernovas superluminosas plantean enigmas
SN 2024afav pertenece a una rara clase de explosiones estelares particularmente brillantes: las supernovas superluminosas.
Estos eventos pueden ser de diez a cien veces más brillantes que las supernovas ordinarias. Desde su descubrimiento, los investigadores han debatido qué fuente de energía subyace a esta enorme potencia de radiación.
Dos enfoques explicativos se consideran particularmente probables:
- Suministro de energía de una joven estrella de neutrones
- Interacciones de la explosión con densas nubes de gas alrededor de la estrella
Ambos escenarios pueden explicar muchas observaciones. Sin embargo, las fluctuaciones rítmicas en el brillo no encajan completamente en estos modelos.
Un magnetar en el centro
Farah desarrolló entonces un modelo en el que un magnetar desempeña el papel central. Los magnetars son estrellas de neutrones extremadamente compactas con campos magnéticos que se encuentran entre los más fuertes del universo. Al mismo tiempo, a menudo rotan muy rápido.
Después de la explosión, parte del material expulsado podría volver a caer y formar lo que se conoce como disco de acreción alrededor del magnetar. Este disco consiste en gas caliente y restos de la explosión. Aquí entra en juego un efecto conocido de la teoría general de la relatividad.
Cuando las estrellas rotatorias arrastran el espacio-tiempo
Según la teoría de Einstein, los objetos masivos rotatorios pueden arrastrar el espacio-tiempo en su entorno. Los físicos hablan del efecto Lense-Thirring o de arrastre del marco.
En el modelo de Farah, este efecto hace que el disco de acreción se incline ligeramente y comience a tambalearse. A medida que precesa, el ángulo de visión de la radiación de alta energía del magnetar cambia.
Para los observadores en la Tierra, esto aparece como una pulsación periódica del brillo. Con el tiempo, el material del disco se mueve hacia adentro. Esto acelera la precesión. Este comportamiento es exactamente lo que genera el “chirrido” observado de la supernova.
Modelos alternativos probados
El equipo de investigación examinó varias explicaciones posibles para las fluctuaciones observadas. Esto incluyó efectos físicos clásicos, así como precesiones causadas por campos magnéticos. Pero solo un modelo se ajustaba completamente a los datos.
“Probamos varias ideas, incluidos efectos puramente newtonianos y la precesión causada por los campos magnéticos del magnetar, pero solo la precesión de Lense-Thirring coincidió perfectamente en el tiempo”, explicó Farah. “Es la primera vez que se ha recurrido a la teoría general de la relatividad para describir la mecánica de una supernova”.
Telescopios globales proporcionaron datos cruciales
El análisis se basó en una red internacional de telescopios automatizados. El Observatorio Las Cumbres (LCO) en California desempeñó un papel central.
Los instrumentos observaron el evento durante más de 200 días. Durante este tiempo, el equipo ajustó continuamente su estrategia de observación para capturar incluso pequeñas fluctuaciones en el brillo.
“Los datos LCO, únicos y sin adulterar, de alta cadencia nos permitieron predecir futuros picos”, dijo Farah. “Cuando las predicciones comenzaron a cumplirse, supimos que estábamos observando algo especial”.
Nuevas observaciones en el horizonte
Para la investigación, SN 2024afav podría ser solo el comienzo. En los próximos años, el Observatorio Vera C. Rubin en Chile comenzará su estudio a gran escala del cielo. Se espera que el telescopio recopile enormes cantidades de datos cada noche y capture millones de nuevos objetos celestes.
Esto podría conducir al descubrimiento de muchas más supernovas en el futuro, posiblemente también otros eventos con señales similares. Joseph Farah se muestra optimista sobre los próximos años de observación: “El universo nos dice en voz alta que aún no lo entendemos completamente y nos desafía a explicarlo”.
Aquí está el enlace al comunicado de prensa original
