Un sonido nunca antes visto en la luz de una estrella en explosión ha revelado nuevas pistas sobre el motor que impulsa algunas de las supernovas más brillantes del Universo. Según un análisis de la señal sin precedentes, una supernova superluminosa llamada SN 2024afav fue probablemente el nacimiento violento de un magnetar, una estrella de neutrones extremadamente magnética que gira rápidamente y cuyo entorno se está “bamboleando” debido a un efecto predicho por la relatividad general. El evento, dice un equipo liderado por el astrofísico Joseph Farah del Observatorio Las Cumbres en EE.UU., marca la primera evidencia observacional de este efecto, conocido como precesión Lense-Thirring, en el entorno de un magnetar.
“Simplemente no existía ningún modelo que pudiera explicar un patrón de protuberancias que se aceleran con el tiempo”, dice Farah. “Empecé a pensar en cómo podría suceder esto, porque la señal parecía demasiado estructurada como para deberse a interacciones aleatorias”.
Las supernovas superluminosas se encuentran entre las explosiones más poderosas del cosmos y brillan hasta 100 veces más que una supernova típica.
También muestran un patrón inusual: la mayoría de las supernovas siguen una trayectoria predecible, aumentando su brillo y luego desapareciendo con el tiempo. Las supernovas superluminosas, en cambio, presentan una especie de patrón ondulante, con protuberancias en su brillo. Los científicos han teorizado durante mucho tiempo que los magnetares (estrellas de neutrones recién formadas, altamente magnetizadas, que giran en escalas de tiempo de milisegundos) pueden impulsar estas explosiones.
Según los modelos, el giro de un magnetar recién formado disminuye inmediatamente, transfiriendo energía a la eyección de supernova, que la absorbe y reemite en forma de luz. Sin embargo, esto no explica las irregularidades en la curva de luz.
SN 2024afav fue una supernova superluminosa observada en 2024, a una distancia de más de mil millones de años luz. Los astrónomos la monitorizaron durante meses mediante una red global de telescopios para seguir su brillo cambiante.
Presentaba las protuberancias características de una supernova de este tipo, pero Farah notó algo más. Las protuberancias tenían un patrón claramente periódico, similar a una onda, y el intervalo entre cada onda se acortaba.
Este patrón es lo que los astrónomos llaman un chirrido: una señal cuya frecuencia aumenta con el tiempo.
Según la interpretación de Farah de la señal, el chirrido puede atribuirse al material que retrocedió hacia el magnetar recién nacido tras la explosión. Parte de este material fluyó hacia un disco que orbitaba y retrocedió lentamente hacia el magnetar. Ahora bien, debido a que el magnetar es tan denso y gira tan rápidamente, en cierto modo retuerce el tejido del espacio-tiempo a su alrededor, un efecto predicho por la teoría de la relatividad general de Einstein, conocida como precesión Lense-Thirring o arrastre de marco.
Esta distorsión del espacio-tiempo hace que el disco inclinado se tambalee como una peonza. Al tambalearse, bloquea o redirige periódicamente parte de la energía que fluye desde el magnetar hacia los restos de supernova en expansión. Esto es lo que crea las protuberancias que se observan en la curva de luz.
Con el tiempo, el disco se hunde gradualmente hacia el magnetar. A medida que se acerca a la estrella, el efecto de arrastre de trama se intensifica y el disco oscila más rápido. Por eso, las protuberancias de brillo se producen más juntas, lo que produce el chirrido observado.
“Probamos varias ideas, incluidos los efectos puramente newtonianos y la precesión impulsada por los campos magnéticos del magnetar, pero solo la precesión Lense-Thirring coincidió perfectamente con los tiempos”, explica Farah.
“Es la primera vez que se necesita la relatividad general para describir la mecánica de una supernova”.
Este hallazgo proporciona evidencia sólida de que la disminución del giro de los magnetares impulsa las supernovas superluminosas y finalmente explica las misteriosas protuberancias en sus curvas de luz. Esto significa que los astrónomos cuentan con un contexto mucho más sólido para analizar y comprender estas explosiones extremas. Además, existen implicaciones más amplias: el resultado sugiere que las supernovas violentas ofrecen un nuevo régimen para probar la relatividad general en los límites de la física.
“Esto es lo más emocionante de lo que he tenido el privilegio de formar parte. Esta es la ciencia con la que soñaba de niña”, dice Farah. “Es el Universo diciéndonos en voz alta y en nuestra cara que aún no lo entendemos del todo, y retándonos a explicarlo”.
La investigación ha sido publicada en Nature.
Fuente: Science Alert.
