Telescopios en Chile revelan los misterios tras las violentas muertes de las estrellas más grandes del Universo
Telescopios en Chile revelan los misterios tras las violentas muertes de las estrellas más grandes del Universo
El estudio sin precedentes de la supernova más cercana asociada a un evento transitorio rápido de rayos X es un enorme avance en la comprensión de las explosiones de las estrellas más grandes que nuestro Sol
Utilizando una combinación de varios telescopios, que incluye al Observatorio Internacional Gemini, financiado en parte por la Fundación Nacional de Ciencias (NSF) y operado por NOIRLab de NSF, además del telescopio SOAR, del Observatorio Interamericano de Cerro Tololo, un Programa de NOIRLab de NSF, un equipo de astrónomos, logró detectar la explosión de supernova más cercana a la Tierra, confirmando que se trata de lo que se conoce como un evento transitorio rápido de Rayos X. Las observaciones revelan que el brillante estallido de rayos X puede ser el resultado de la fallida muerte de una estrella masiva.
Desde su primera detección, las poderosas explosiones de rayos X de galaxias distantes —a los que se le conoce como evento transitorio rápido de Rayos X (FXT)—, han desconcertado a los astrónomos de todo el mundo. Históricamente los FXT han sido eventos esquivos, que se producen a grandes distancias de la Tierra y duran apenas algunos segundos o algunas horas. La sonda Einstein Probe (EP), lanzada en 2024, se dedica a observar eventos transitorios en rayos X y está ayudando a los astrónomos que buscan comprender el origen de estos fenómenos exóticos.
En enero de 2025 EP alertó a los astrónomos sobre el FTX más cercano conocido hasta entonces, que recibió el nombre de EP 250108a. Su proximidad a la Tierra (2.800 millones de años luz) brindó una oportunidad sin precedentes para realizar observaciones detalladas sobre la evolución del evento.
Luego de la detección inicial de EP 250108a, un gran equipo internacional de astrónomos se puso manos a la obra para capturar su señal en diferentes longitudes de onda. De ese modo, el espectrógrafo FLAMINGOS-2 del telescopio Gemini Sur, la mitad austral del Observatorio Internacional Gemini, proporcionó datos en infrarrojo cercano, mientras que el Espectrógrafo Multi-Objeto de Gemini (GMOS), instalado en el telescopio Gemini Norte entregó las imágenes ópticas. Las capacidades de respuesta rápida de Gemini permitieron al equipo señalar velozmente la ubicación de EP 250108a, donde encontraron las brillantes secuelas de la muerte explosiva de una estrella masiva, conocida como supernova.
Mediante el análisis de la rápida evolución de la señal de EP 250108a durante los seis días siguientes a su detección inicial, el equipo descubrió que esta FXT es posiblemente una variación fallida de un estallido de rayos gamma (GRB). Los GRBs son las explosiones más poderosas conocidas en el Universo y se han observado antes de las supernovas. Durante estos eventos, violentos géiseres de partículas de alta energía irrumpen a través de las capas externas de una estrella cuando ésta colapsa sobre sí misma. Estos chorros fluyen casi a la velocidad de la luz y son detectables por su emisión de rayos gamma.
EP 250108a se parece a una explosión impulsada por chorros, pero en la que éstos no atraviesan las capas externas de la estrella moribunda , sino que permanecen atrapados en su interior. A medida que los chorros sofocados interactúan con las capas externas de la estrella, se desaceleran y su energía cinética se convierte en los rayos X detectados por la Sonda Einstein.
El investigador de postdoctorado de la Universidad de Leicester y autor principal de uno de los dos artículos complementarios que presentan esta investigación, Rob Eyles-Ferris, señaló que “esta supernova FXT es casi gemela a de las supernovas pasadas que siguieron a GRB. Nuestras observaciones de las primeras etapas de la evolución de EP 250108a muestran que las explosiones de estrellas masivas pueden producir ambos fenómenos”. Los artículos de investigación serán publicados en la revista The Astronomical Journal Letters.
Aunque estas observaciones de las primeras etapas permiten comprender mejor los mecanismos que impulsan la FXT, es necesario un seguimiento a más largo plazo del suceso para reconstruir las características de la estrella progenitora. Por ello, el equipo continuó observando EP 250108a más allá de los primeros seis días, para verificar cómo la emisión del chorro atrapado se desvanecía y la señal óptica de su supernova asociada, SN 2025kg, dominaba los espectros.
Al respecto, el estudiante de doctorado de la Universidad Northwestern y autor principal del segundo artículo complementario, Jillian Rastinejad, dijo que “los datos de rayos X por sí solos no pueden decirnos qué fenómenos crearon el FXT. Nuestra campaña de seguimiento óptico de EP 250108a fue clave para identificar las secuelas de la FXT y reunir pistas sobre su origen”.
En la ubicación de EP 250108a, el equipo observó un aumento del brillo óptico que duró unas semanas antes de extinguirse, junto con espectros que contenían amplias líneas de absorción. Estas características indican que la FXT está asociada a una supernova de líneas anchas de tipo lc.
Las observaciones en infrarrojo cercano del telescopio de Investigación Astrofísica del Sur de 4,1 metros (SOAR, del Observatorio Interamericano de Cerro Tololo, en Chile, ayudaron a determinar el brillo máximo de la supernova y ofrecieron más pistas sobre el aspecto de la estrella progenitora. El equipo estima que la estrella cuya muerte desencadenó EP 250108a y su supernova asociada, tenía una masa entre 15 a 30 veces la del Sol.
“Nuestro análisis demuestra definitivamente que las FXT pueden originarse a partir de la muerte explosiva de una estrella masiva y también apoya una relación causal entre las supernovas GRB y las supernovas FXT, en la que las GRB son producidas por chorros exitosos y las FXT por chorros atrapados o débiles”, afirma Rastinejad.
En conjunto, los artículos complementarios del equipo presentan el conjunto de datos más detallado hasta la fecha de una supernova que acompaña a una EP FXT. Su análisis combinado indica que los chorros “fallidos” asociados a las FXT son más comunes en las explosiones de estrellas masivas que los chorros “exitosos” asociados a los GRB. Desde el lanzamiento de EP, se han detectado FXT varias veces al mes. Mientras tanto, las detecciones de GRBs han sido históricamente escasas, ocurriendo aproximadamente una vez al año.
Por su parte, Eyles-Ferris sostiene que “este descubrimiento anuncia una comprensión más amplia de la diversidad en la muerte de las estrellas masivas y la necesidad de investigaciones más profundas en todo el panorama de la evolución estelar”.
La comprensión de estos fenómenos se profundizará considerablemente gracias al próximo Observatorio Vera C. Rubin de NSF-DOE, financiado por NSF y la Oficina de Ciencia del Departamento de Energía de EE.UU. (DOE/SC). La Investigación del Espacio-Tiempo como Legado para la posteridad (LSST, por sus siglas en inglés), que durará una década, proporcionará a los astrónomos inmensas cantidades de datos detallados en el sobre explosiones estelares, revelando el funcionamiento interno de los FXT y muchos otros fenómenos estelares exóticos.
Asimismo, el director de Programa de NSF para el Observatorio Internacional Gemini, Martin Still, explicó que “el Observatorio Internacional Gemini combina capacidades de respuesta rápida con una sensibilidad líder en el mundo para fuentes débiles y distantes, lo que sitúa a Gemini como una máquina de seguimiento de primer orden para alertas de eventos explosivos procedentes de detectores de ondas gravitacionales y partículas, sondeos espaciales y el próximo Legacy Survey of Space and Time del Observatorio Vera C. Rubin de NSF-DOE”.
Más Información
Esta investigación se presentó en los artículos de investigación complementarios “The kangaroo's first hop: the early fast cooling phase of EP250108a/SN 2025kg” y “EP 250108a/SN 2025kg: Observations of the most nearby Broad-Line Type Ic Supernova following an Einstein Probe Fast X-ray Transient”, ambos serán publicados en la revista The Astrophysical Journal Letters.
Los equipos de investigación estaban compuestos por: R. A. J. Eyles-Ferris (University of Leicester), P. G. Jonker (Radboud University), A. J. Levan (Radboud University), et al.; J. C. Rastinejad (Northwestern University), A. J. Levan (Radboud University), P. G. Jonker (Radboud University) et al.
Gemini Norte and Gemini South capturan la tenue luz de SN 2025kg
Esta secuencia de imágenes muestra la luz desvanecida de la supernova SN 2025kg, que ocurrió luego del evento transitorio rápido de Rayos X que fue detectado por la Sonda Einstein (EP) a principios de 2025. Utilizando una combinación de telescopios, que incluía al Observatorio Internacional Gemini, financiado en parte por la Fundación Nacional de Ciencias de los Estados Unidos, y operado por NOIRLab de NSF; además del telescopio SOAR del Observatorio Interamericano de Cerro Tololo en Chile, un Programa de NOIRLab de NSF, un equipo de astrónomos estudió la señal en evolución de EP 250108a/SN 2025kg para descubrir detalles sobre su origen. Su análisis revela que los eventos transitorios rápidos de rayos X pueden ser el resultado de la “fallida” muerte explosiva de una estrella masiva.
Créditos:
International Gemini Observatory/NOIRLab/NSF/AURA
Acknowledgment: PI: J. Rastinejad (Northwestern University)
Image processing: J. Miller & M. Rodriguez (International Gemini Observatory/NSF NOIRLab), M. Zamani (NSF NOIRLab)
Ubicación de SN 2025kg
Esta imagen muestra el campo cósmico en el que el transitorio rápido de rayos X EP 250108a, y la supernova que la siguió, los que fueron detectados por la Sonda Einstein Probe (EP) a principios de 2025. Utilizando una combinación de telescopios, que incluía al Observatorio Internacional Gemini, financiado en parte por la Fundación Nacional de Ciencias de los Estados Unidos, y operado por NOIRLab de NSF; además del telescopio SOAR del Observatorio Interamericano de Cerro Tololo en Chile, un Programa de NOIRLab de NSF, un equipo de astrónomos estudió la señal en evolución de EP 250108a/SN 2025kg para descubrir detalles sobre su origen. Su análisis revela que los eventos transitorios rápidos de rayos X pueden ser el resultado de la “fallida” muerte explosiva de una estrella masiva.
Créditos:
International Gemini Observatory/NOIRLab/NSF/AURA
Acknowledgment: PI: J. Rastinejad (Northwestern University)
Image processing: J. Miller & M. Rodriguez (International Gemini Observatory/NSF NOIRLab), M. Zamani (NSF NOIRLab)
Combinación de Gemini Norte & Sur
Imagen compuesta de los telescopios gemelos del Observatorio Internacional Gemini: Gemini Norte (izquierda), situado cerca de la cima del Maunakea en Hawai, y Gemini Sur (derecha), situado en el Cerro Pachón en Chile. El Observatorio Internacional Gemini está financiado en parte por la Fundación Nacional de Ciencias de Estados Unidos y operado por NOIRLab de NSF.
Créditos:
International Gemini Observatory/NOIRLab/NSF/AURA
SOAR bajo la Vía Láctea
Esta Imagen de la Semana muestra la Vía Láctea arqueándose sobre el Telescopio SOAR el que si bien se ubica en el Cerro Pachón, en Chile, forma parte del Observatorio Cerro Tololo (CTIO), un Programa de NOIRLab de NSF y el Observatorio AURA. El Telescopio SOAR (por sus siglas en inglés, Southern Astrophysical Research) fue iniciado por la Universidad de Carolina del Norte en Chapel Hill, Estados Unidos. Tras diecinueve años de trabajo, SOAR vio su primera luz en el 2006. En la actualidad, los gobiernos de Brasil y Estados Unidos, junto con dos universidades estadounidenses, operan y mantienen SOAR. Los consorcios, como el de SOAR, permiten que un número creciente de astrónomos de todo el mundo tengan la posibilidad de acceder a la tecnología más avanzada, mientras que fomentan la colaboración entre investigadores de distintos países.
A la derecha (detrás de SOAR), se encuentra Gemini Sur, la mitad austral del Observatorio Internacional Gemini, también operado por NOIRLab de NSF y el Observatorio AURA, el que se encuentra a una breve caminata de 400 metros de distancia.
Créditos:
CTIO/NOIRLab/SOAR/NSF/AURA/C. Corco
VIDEOS
Cosmoview Episode 100: International Gemini Observatory and SOAR Discover Surprising Link Between Fast X-ray Transients and the Explosive Death of Massive Stars (horizontal)
Using a combination of telescopes, including the International Gemini Observatory, funded in part by the U.S. National Science Foundation and operated by NSF NOIRLab, and the SOAR telescope at Cerro Tololo Inter-American Observatory in Chile, a Program of NSF NOIRLab, astronomers have characterized the closest supernova linked to a fast X-ray transient. The observations reveal that these bright blasts of X-rays may be the result of a ‘failed’ explosive death of a massive star.
Créditos:
International Gemini Observatory/CTIO/NOIRLab/NSF/AURA/NASA’s Goddard Space Flight Center
Image processing: J. Miller & M. Rodriguez (International Gemini Observatory/NSF NOIRLab), M. Zamani (NSF NOIRLab)
Acknowledgment: PI: J. Rastinejad (Northwestern University)
Motion graphics: Mik Garrison
Music: Fundamental Uncertainty - Mik Garrison
Cosmoview Episode 100: International Gemini Observatory and SOAR Discover Surprising Link Between Fast X-ray Transients and the Explosive Death of Massive Stars (vertical)
Using a combination of telescopes, including the International Gemini Observatory, funded in part by the U.S. National Science Foundation and operated by NSF NOIRLab, and the SOAR telescope at Cerro Tololo Inter-American Observatory in Chile, a Program of NSF NOIRLab, astronomers have characterized the closest supernova linked to a fast X-ray transient. The observations reveal that these bright blasts of X-rays may be the result of a ‘failed’ explosive death of a massive star.
Créditos:
International Gemini Observatory/CTIO/NOIRLab/NSF/AURA/NASA’s Goddard Space Flight Center
Image processing: J. Miller & M. Rodriguez (International Gemini Observatory/NSF NOIRLab), M. Zamani (NSF NOIRLab)
Acknowledgment: PI: J. Rastinejad (Northwestern University)
Motion graphics: Mik Garrison
Music: Fundamental Uncertainty - Mik Garrison
Cosmoview Episodio 100: Telescopios en Chile revelan los misterios tras las violentas muertes de las estrellas más grandes del Universo (horizontal)
Utilizando una combinación de telescopios, que incluía al Observatorio Internacional Gemini, financiado en parte por la Fundación Nacional de Ciencias de los Estados Unidos, y operado por NOIRLab de NSF; además del telescopio SOAR del Observatorio Interamericano de Cerro Tololo en Chile, un Programa de NOIRLab de NSF, un equipo de astrónomos estudió la señal en evolución de EP 250108a/SN 2025kg para descubrir detalles sobre su origen. Su análisis revela que los eventos transitorios rápidos de rayos X pueden ser el resultado de la “fallida” muerte explosiva de una estrella masiva.
Créditos:
International Gemini Observatory/CTIO/NOIRLab/NSF/AURA/NASA’s Goddard Space Flight Center
Procesamiento de imagen: J. Miller & M. Rodriguez (International Gemini Observatory/NSF NOIRLab), M. Zamani (NSF NOIRLab)
Agradecimientos: PI: J. Rastinejad (Northwestern University)
Motion graphics: Mik Garrison
Música: Fundamental Uncertainty - Mik Garrison
Cosmoview Episodio 100: Telescopios en Chile revelan los misterios tras las violentas muertes de las estrellas más grandes del Universo (vertical)
Utilizando una combinación de telescopios, que incluía al Observatorio Internacional Gemini, financiado en parte por la Fundación Nacional de Ciencias de los Estados Unidos, y operado por NOIRLab de NSF; además del telescopio SOAR del Observatorio Interamericano de Cerro Tololo en Chile, un Programa de NOIRLab de NSF, un equipo de astrónomos estudió la señal en evolución de EP 250108a/SN 2025kg para descubrir detalles sobre su origen. Su análisis revela que los eventos transitorios rápidos de rayos X pueden ser el resultado de la “fallida” muerte explosiva de una estrella masiva.
Créditos:
International Gemini Observatory/CTIO/NOIRLab/NSF/AURA/NASA’s Goddard Space Flight Center
Procesamiento de imagen: J. Miller & M. Rodriguez (International Gemini Observatory/NSF NOIRLab), M. Zamani (NSF NOIRLab)
Acknowledgment: PI: J. Rastinejad (Northwestern University)
Motion graphics: Mik Garrison
Música: Fundamental Uncertainty - Mik Garrison
Fuente: NOIRLab de NSF, centro de la Fundación Nacional de Ciencias de Estados Unidos para la astronomía óptica-infrarroja terrestre
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