Un equipo internacional, en el que participa el Instituto de Ciencias del Espacio (ICE-CSIC), ha estudiado datos del telescopio Fermi Gamma-ray Space Telescope de la NASA y ha concluido que este detectó una supernova única e inusualmente luminosa. El equipo afirma que probablemente recibió su energía de una estrella de neutrones supermagnetizada nacida durante el colapso estelar que desencadenó la explosión. Los hallazgos se describen en un artículo publicado en la revista Astronomy & Astrophysics.
La misión Fermi forma parte de la flota de observatorios de la NASA que monitorizan los cambios en el cosmos para ayudar a la humanidad a comprender mejor cómo funciona el universo.
"Durante casi 20 años, los astrónomos han buscado en los datos de Fermi señales de rayos gamma procedentes de miles de supernovas y, aunque se han detectado algunos indicios interesantes, ninguno era definitivo hasta ahora", afirma Fabio Acero, primer autor del estudio, de la Universidad de París-Saclay, Francia.
Las supernovas de colapso del núcleo ocurren cuando el centro generador de energía de una estrella con una masa muchas veces mayor que la de nuestro Sol se queda sin combustible, colapsa bajo su propio peso y explota. Durante el colapso, puede formarse una estrella de neutrones del tamaño de una ciudad o incluso un agujero negro más pequeño. Una onda expansiva destruye el resto de la estrella, que se expande rápidamente como una nube caliente y densa de gas ionizado.
En las últimas dos décadas, se han identificado cerca de 400 excepcionales supernovas de colapso de núcleo. Cada uno de estos eventos, denominados supernovas superluminosas, produjo 10 o más veces la cantidad de luz visible que se observa normalmente.
Un extra de luminosidad
Se ha debatido sobre las posibles fuentes de energía que dan a estas explosiones su potencia adicional. Una de las principales hipótesis es la formación de un magnetar, un tipo de estrella de neutrones con los campos magnéticos más fuertes que se conocen hasta ahora, hasta 1.000 veces más intensos que los de las estrellas de neutrones típicas. Esto es 10 billones de veces más fuerte que un imán de nevera.
El equipo realizó un análisis más profundo de las características ópticas y de rayos gamma observadas en la supernova para comparar la precisión con la que diferentes modelos teóricos las reproducían. Un modelo desarrollado por los coautores Indrek Vurm, de la Universidad de Tartu en Estonia, y Brian Metzger, de la Universidad de Columbia en Nueva York, analizó cómo la luz y las partículas producidas por un magnetar recién nacido se desplazarían hacia el exterior e interactuarían con los restos en expansión de la supernova.
Los científicos esperan que un magnetar recién formado gire cientos de veces por segundo. Esta rotación tan rápida produce una fuerte emisión de electrones y positrones, sus antipartículas, que forma una vasta nube de partículas energéticas.
Dentro de esta nube —conocida como nebulosa de viento de magnetar— diversas interacciones impulsan la producción y absorción de rayos gamma, la forma más energética de luz. Por ejemplo, un electrón y un positrón pueden aniquilarse en un par de fotones gamma o dos rayos gamma pueden colisionar y producir estas partículas. De estas y otras maneras, los rayos gamma interactúan con los restos de la supernova. Al no poder escapar directamente, se procesan de nuevo, transformándose en luz visible de menor energía que proporciona a la supernova un aumento adicional de luminosidad.
"Unos tres meses después del colapso, a medida que los restos de la supernova se expanden y se enfrían, los rayos gamma pueden empezar a filtrarse", explica Acero. "Este modelo de magnetar reproduce de la mejor manera la luminosidad de la supernova y el tiempo de llegada de sus rayos gamma durante los primeros meses, pero vemos margen de mejora en momentos posteriores, cuando la luz visible se desvanece de forma bastante irregular", concluye.
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