En 2023, los astrónomos registraron una de las explosiones espaciales más extraordinarias que jamás habían visto. Tuvo lugar a unos 750 millones de años luz de distancia, y se iluminó en los detectores de la Instalación Transitoria de Zwicky el 7 de julio. Al principio, parecía una supernova normal (la muerte explosiva de una estrella) y los astrónomos la llamaron SN 2023zkd.
Seis meses después, una búsqueda de anomalías cósmicas reveló que la explosión era un tanto extraña. Una revisión de los datos recopilados desde su descubrimiento inicial reveló que SN 2023zkd había hecho algo realmente extraño: volvió a brillar.
Un nuevo análisis ofrece una explicación absolutamente extraña: esta extraña secuencia de eventos podría ser el resultado de una estrella gigante tratando de tragarse un agujero negro como si fuera de Rand McNally.
“Nuestro análisis muestra que la explosión fue provocada por un encuentro catastrófico con un agujero negro compañero, y es la evidencia más sólida hasta la fecha de que interacciones tan cercanas pueden realmente detonar una estrella”, dice el astrónomo Alexander Gagliano del Instituto de Inteligencia Artificial e Interacciones Fundamentales de la NSF.
Las supernovas pueden ocurrir de diversas maneras. Generalmente (aunque no siempre) implican la muerte de una estrella masiva o las explosiones termonucleares descontroladas de una enana blanca. También son relativamente comunes, surgiendo en todo el universo a un ritmo de unos pocos cientos de supernovas observables al año.
Los astrónomos saben más o menos cómo deberían desarrollarse: un destello de luz que aparece en escena, seguido por un oscurecimiento gradual que sigue una curva bastante predecible a lo largo de las siguientes semanas y meses.
Las observaciones iniciales de SN 2023zkd parecían relativamente típicas; una llamarada registrada por Zwicky indicaba las primeras etapas de una supernova. Posteriormente, en enero de 2024, una herramienta diseñada para detectar eventos inusuales en archivos indicó que merecía una segunda mirada.
Datos de diferentes observatorios de todo el mundo enfocados en el lugar habían registrado la típica curva de luz que se desvanecía. Entonces ocurrió: 240 días después de que Zwicky descubriera el evento, este volvió a brillar, casi al mismo nivel que la supernova inicial.
Eso no es algo que hagan la mayoría de las supernovas, por lo que Gagliano y sus colegas recurrieron a observaciones de archivo de ese sector del cielo para ver si algún comportamiento anterior a la detección de Zwicky podría arrojar alguna pista, utilizando el aprendizaje automático para captar señales que los humanos podrían pasar por alto. Descubrieron que, durante más de cuatro años antes de la explosión, el brillo del objeto había aumentado de forma constante, con algunas fluctuaciones extrañas. Este tipo de comportamiento a largo plazo no es típico de las estrellas a punto de explotar.
El escenario más cercano a las observaciones, determinaron los investigadores, involucraba una estrella masiva moribunda y un objeto compacto, como un agujero negro, atrapados en una órbita estrecha. Al girar uno alrededor del otro en una órbita decreciente, la estrella perdió gran parte de su masa, que a su vez comenzó a brillar.
Finalmente, creen los investigadores, los dos objetos se acercaron lo suficiente como para que la estrella ejerciera su atracción gravitatoria para subsumir el agujero negro. Sin embargo, la atracción gravitatoria ejercida por el agujero negro estresó a la estrella a tal grado que desencadenó una supernova.
El primer pico de brillo se produjo por la explosión de la supernova al colisionar con el gas de baja densidad que rodeaba el sistema. El segundo pico se debió a una colisión más lenta y sostenida con la densa nube de material eyectada por la estrella en sus últimos años. Las extrañas fluctuaciones previas a la explosión indicaban un sistema sometido a estrés por la presencia de un agujero negro.
Esto no es tan imposible como parece. Un agujero negro solo tiene la misma gravedad que una estrella de masa comparable. Si te encuentras a una distancia razonable, como la de una estrella, el comportamiento es similar. Sin embargo, un agujero negro es tan compacto que puedes acercarte mucho más, hasta el punto de estar dentro de una estrella de masa comparable, y la intensidad de su campo gravitacional aumenta con el movimiento.
El Sol, por ejemplo, tiene un diámetro de aproximadamente 1,4 millones de kilómetros. El horizonte de sucesos de un agujero negro con la misma masa que el Sol tiene un diámetro de aproximadamente 6 kilómetros.
Así pues, si la estrella del sistema binario tuviera mayor masa que el agujero negro, se consideraría que la estrella atrajo al agujero negro, antes de que la extrema gravedad cercana del agujero negro la llevara a un punto crítico. La otra posibilidad es que el agujero negro devorara completamente a la estrella antes de que pudiera explotar. Ambos escenarios presentan la misma colisión con el material que rodea el sistema. De cualquier manera, el resultado final es un agujero negro más grande.
“Estamos entrando en una era en la que podemos detectar automáticamente estos eventos inusuales en el momento en que ocurren, no sólo después”, afirma Gagliano. “Eso significa que por fin podemos empezar a conectar los puntos entre cómo vive una estrella y cómo muere, y eso es increíblemente emocionante”.
La investigación se publicará en The Astrophysical Journal y hay una preimpresión disponible en arXiv.
Fuente: Science Alert.