Un misterio cósmico: telescopios de ESO captan la desaparición de una estrella masiva

Utilizando el Very Large Telescope (VLT) del Observatorio Europeo Austral, un equipo de astrónomos ha descubierto la ausencia de una estrella masiva inestable en una galaxia enana. Los científicos creen que esto podría indicar que la estrella se volvió menos brillante y fue parcialmente oscurecida por el polvo. Una explicación alternativa es que la estrella colapsó en un agujero negro sin producir una supernova. “De ser cierto”, afirma el líder del equipo y estudiante de doctorado Andrew Allan, del Trinity College de Dublín (Irlanda), “sería la primera detección directa de una estrella monstruosa de este tipo que termina su vida de esta manera”.

Entre 2001 y 2011, varios equipos de astrónomos estudiaron esta misteriosa estrella masiva, ubicada en la galaxia enana Kinman, y sus observaciones indicaron que estaba en una etapa tardía de su evolución. Allan y sus colaboradores en Irlanda, Chile y Estados Unidos querían saber más sobre cómo terminan sus vidas las estrellas muy masivas y el objeto de esta galaxia enana parecía el objetivo perfecto. Pero cuando apuntaron el VLT de ESO hacia la distante galaxia en 2019, ya no pudieron encontrar las reveladoras huellas de la estrella. “En lugar de eso, nos sorprendió descubrir ¡que la estrella había desaparecido!”, confirma Allan, quien dirigió un estudio sobre la estrella publicado hoy en la revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Situada a unos 75 millones de años luz de distancia, en la constelación de Acuario, la galaxia enana Kinman está demasiado lejos para que los astrónomos vean sus estrellas individuales, pero pueden detectar huellas de algunas de ellas. De 2001 a 2011, la luz de la galaxia mostró evidencia constante de que alojaba a una estrella 'variable luminosa azul' unas 2,5 millones de veces más brillante que el Sol. Las estrellas de este tipo son inestables y muestran ocasionales cambios radicales en sus espectros y brillo. Incluso con esos cambios, las variables luminosas azules dejan rastros específicos que los científicos pueden identificar, pero estos ya no estaban presentes en los datos que el equipo recopiló en 2019, dejando en el aire la pregunta de qué le había pasado a la estrella. “Sería muy inusual que una estrella tan masiva desapareciera sin producir una explosión de supernova brillante”, afirma Allan.

El grupo dirigió por primera vez el instrumento ESPRESSO hacia la estrella en agosto de 2019, utilizando simultáneamente los cuatro telescopios de 8 metros del VLT. Pero fueron incapaces de encontrar los signos que antes apuntaban a la presencia de la estrella luminosa. Unos meses más tarde, el grupo probó con el instrumento X-shooter, también en el VLT de ESO, y de nuevo no encontraron rastros de la estrella.

Según José Groh, miembro del equipo, también del Trinity College de Dublín, “Es posible que hayamos detectado la muerte de una de las estrellas más masivas del universo local. Nuestro descubrimiento no habría sido posible sin el uso de los potentes telescopios de 8 metros de ESO, su instrumentación única y el rápido acceso a esas instalaciones tras el reciente acuerdo de Irlanda para unirse a ESO”. Irlanda pasó a ser estado miembro de ESO en septiembre de 2018.

A continuación, el equipo recurrió a datos más antiguos recopilados tanto con los instrumentos X-shooter y UVES (instalados en el VLT de ESO, ubicado en el desierto chileno de Atacama) como con telescopios de otros lugares. “El Archivo Científico de ESO nos permitió encontrar y utilizar datos del mismo objeto obtenidos en 2002 y 2009”, dice Andrea Mehner, astrónoma de ESO en Chile que participó en el estudio. “La comparación de los espectros de alta resolución obtenidos por UVES en 2002 con nuestras observaciones obtenidas en 2019 con el más reciente espectrógrafo de alta resolución ESPRESSO de ESO, fue especialmente reveladora, tanto desde el punto de vista astronómico como de instrumentación”.

Los datos antiguos indicaron que la estrella de la galaxia enana Kinman podría haber estado experimentando un fuerte período de estallidos que probablemente terminó en algún momento después de 2011. Las estrellas variables luminosas azules de este tipo son propensas a experimentar gigantescos estallidos a lo largo de su vida, haciendo que la tasa de pérdida de masa de las estrellas aumente e incrementando su luminosidad de forma espectacular.

Basándose en sus observaciones y modelos, los astrónomos han sugerido dos explicaciones para la desaparición de la estrella y la falta de una supernova, relacionada con este posible estallido. El estallido podría haber dado lugar a que la variable luminosa azul se transformara en una estrella menos luminosa, la cual también podría estar parcialmente oculta por el polvo. La otra opción planteada por el equipo es que la estrella puede haber colapsado en un agujero negro sin producir una explosión de supernova. Este sería un evento poco habitual, ya que nuestra comprensión actual de cómo mueren las estrellas masivas apunta a que la mayoría terminan sus vidas estallando como supernovas.

Se necesitan más estudios para confirmar cuál fue el destino de esta estrella. Está previsto que el Telescopio Extremadamente Grande (ELT) de ESO, comience a operar en 2025: este telescopio será capaz de resolver estrellas en galaxias distantes como la galaxia enana Kinman, ayudando a resolver misterios cósmicos como este.
Información adicional

Esta investigación se presenta en el artículo científico “The possible disappearance of a massive star in the low metallicity galaxy PHL 293B”, publicado hoy en la revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

El equipo está formado por Andrew Allan (Escuela de Física, Trinity College Dublín, Irlanda [TCD]); Jose J. Groh (TCD); Andrea Mehner (Observatorio Europeo Austral, Chile); Nathan Smith (Observatorio Steward, Universidad de Arizona, EE.UU. [Steward Observatory]); Ioanna Boian (TCD); Eoin Farrell (TCD); Jennifer E. Andrews (Steward Observatory).

Representación artística de la estrella desaparecida

Esta ilustración muestra el aspecto que podría haber tenido la estrella variable luminosa azul de la galaxia enana Kinman antes de su misteriosa desaparición.

Crédito:

ESO/L. Calçada

Imagen del Hubble de la galaxia enana Kinman

Imagen de la galaxia enana Kinman, también conocida como PHL 293B, tomada en 2011 (antes de la desaparición de la estrella masiva) con la cámara de amplio campo 3 del Telescopio Espacial Hubble de NASA/ESA. Situada a unos 75 millones de años luz de distancia, la galaxia está demasiado lejos como para que los astrónomos resuelvan claramente sus estrellas individuales, pero en las observaciones realizadas entre 2001 y 2011, detectaron las huellas de la presencia de la estrella masiva. Estas huellas no estaban presentes en los datos obtenidos más recientemente.

Crédito:

NASA, ESA/Hubble, J. Andrews (U. Arizona)

Ubicación de la galaxia enana Kinman en la constelación de Acuario

Este mapa muestra la ubicación de la galaxia enana Kinman, donde desapareció una misteriosa estrella variable luminosa azul. El mapa muestra la mayor parte de las estrellas que son visibles a ojo bajo buenas condiciones y el sistema en sí está marcado con un círculo rojo.

Crédito:

ESO, IAU and Sky & Telescope

Visión de amplio campo de la región del cielo donde se encuentra ubicada la galaxia enana Kinman

Esta vista de amplio campo muestra la región del cielo, en la constelación de Acuario, donde se encuentra la galaxia enana Kinman. Esta imagen se creó a partir de fotografías que forman parte del sondeo Digitized Sky Survey 2.

Crédito:

ESO/Digitized Sky Survey 2. Acknowledgement: Davide De Martin


VIDEOS

ESOcast 225 Light: Telescopios de ESO captan la desaparición de una estrella masiva

https://www.eso.org/public/chile/videos/eso2010a/

Un equipo de astrónomos ha descubierto la ausencia de una estrella masiva inestable en una galaxia enana con el Very Large Telescope de ESO. Este vídeo ofrece un resumen de la investigación.

Este vídeo está disponible en 4K UHD.

"ESOcast Light" es una serie de vídeos cortos que pretende mostrar las maravillas del Universo en pequeñas piezas. Los episodios de ESOcast Light no reemplazan a los vídeos estándar y más largos de ESOcasts, sino que los complementan con noticias e imágenes actuales de astronomía en los comunicados de prensa de ESO.

Crédito:

ESO

Directed by: Herbert Zodet.

Editing: Herbert Zodet.

Web and technical support: Gurvan Bazin and Raquel Yumi Shida.

Written by: Caitlyn Buongiorno, Stephanie Rowlands and Bárbara Ferreira.

Music: tonelabs (www.tonelabs.com) – Orion Fog.

Footage and photos: ESO, L. Calçada, Digitized Sky Survey 2, N. Risinger (skysurvey.org), NASA, ESA/Hubble, J. Andrews (U. Arizona), ACe Consortium and J. Colosimo.

Scientific consultants: Paola Amico and Mariya Lyubenova.

Representación artística de la estrella desparecida

https://www.eso.org/public/chile/videos/eso2010b/

Esta animación muestra cómo podría haber sido la estrella variable luminosa azul de la galaxia enana Kinman antes de su misteriosa desaparición.

Crédito:

ESO/L. Calçada

Acercándonos a la galaxia enana Kinman

https://www.eso.org/public/chile/videos/eso2010c/

Este vídeo comienza mostrando una vista de amplio campo de una región del cielo en la constelación de Acuario. Luego, se acerca para mostrar la galaxia enana Kinman, donde desapareció una misteriosa estrella variable luminosa azul. El final del vídeo muestra una represetación artística de cómo podría haber sido la estrella antes de desaparecer.

Crédito:

ESO/L. Calçada, Digitized Sky Survey 2, N. Risinger (skysurvey.org), NASA, ESA/Hubble, J. Andrews (U. Arizona) Music: Konstantino Polizois

Fuente: Observatorio Europeo Austral