Los resultados de esta investigación se publicaron el 20 de mayo en la revista Astronomy & Astrophysics.
Los magnetares se encuentran entre los objetos más magnéticos del Universo.
Crédito: ESA
Explosiones estelares fuera de lo común
Las supernovas por colapso del núcleo ocurren cuando una estrella, mucho más masiva que nuestro Sol, agota su combustible y colapsa sobre sà misma antes de explotar. Este colapso puede dar lugar a una estrella de neutrones del tamaño de una ciudad, o incluso a un agujero negro aún más pequeño. La onda de choque proyecta entonces el resto de la estrella al espacio, formando una nube de gas ionizado, caliente y denso, que se expande rápidamente.
En las últimas dos décadas, se han identificado cerca de 400 supernovas excepcionales de este tipo, denominadas supernovas superluminosas. Cada una de ellas ha producido al menos diez veces más luz visible que una supernova clásica.
En 2024, un estudio dirigido por Li Shang, de la Universidad de Anhui en Hefei (China), reveló que el telescopio Fermi habrÃa detectado rayos gamma emitidos por una supernova superluminosa ocurrida años antes. Apodada SN 2017egm, esta explosión superpoderosa se produjo en la galaxia NGC 3191, situada a unos 440 millones de años luz de la Tierra, en la constelación de la Osa Mayor. A pesar de esta distancia, sigue siendo una de las más cercanas de su tipo jamás observadas.
Los cientÃficos buscaron rayos gamma emitidos por las seis supernovas superluminosas más cercanas detectadas durante los primeros 16 años de la misión Fermi. Solo SN 2017egm presenta rastros de rayos gamma, confirmando asà que algunas supernovas pueden ser tan brillantes en rayos gamma como en luz visible. Esto abre una nueva vÃa para estudiar estos fenómenos.
La supernova superluminosa SN 2017egm fue descubierta por la misión Gaia de la Agencia Espacial Europea el 23 de mayo de 2017. Explotó en una inmensa galaxia espiral barrada conocida como NGC 3191, visible a la izquierda antes de la explosión.
La imagen de la derecha, tomada el 1 de julio de 2017, muestra la supernova eclipsando a toda su galaxia.
© a la izquierda, SDSS and PS1; a la derecha, NOT+ALFSOC/Bose et al. 2020
El papel de los magnetares
Los cientÃficos han debatido durante mucho tiempo sobre las fuentes de energÃa capaces de dar a estas explosiones una potencia tan excepcional. Entre las hipótesis, la formación de un magnetar —una estrella de neutrones con los campos magnéticos más intensos conocidos, hasta 1000 veces más potentes que los de las estrellas de neutrones clásicas— encabeza la lista. Para dar una idea, esto representa 10 000 billones de veces la intensidad de un imán de nevera.
El equipo analizó en profundidad las caracterÃsticas ópticas y gamma de la supernova para comparar diferentes modelos teóricos. Un modelo desarrollado por los coautores Indrek Vurm (Universidad de Tartu, Estonia) y Brian Metzger (Universidad de Columbia, Nueva York) simuló cómo la luz y las partÃculas producidas por un magnetar recién formado interactúan con los restos en expansión de la supernova.
Un mecanismo complejo
Un magnetar recién formado gira sobre sà mismo más de 100 veces por segundo. Esta rápida rotación genera un flujo intenso de electrones y positrones (sus equivalentes de antimateria), formando una vasta nube de partÃculas energéticas. En esta nube, llamada nebulosa de viento de púlsar (o magnetar en este caso), diversas interacciones alimentan la producción y absorción de rayos gamma, la forma de luz más energética que existe. AsÃ, los rayos gamma interactúan con los restos de la supernova. Incapaces de escapar directamente, se convierten en luz visible de menor energÃa, lo que refuerza la luminosidad de la supernova.
Unos tres meses después del colapso, cuando los restos de la supernova se expanden y enfrÃan, los rayos gamma comienzan a escapar. El modelo del magnetar reproduce mejor la luminosidad de la supernova y el momento en que sus rayos gamma llegaron durante los primeros meses, pero se necesitan mejoras para explicar las fases posteriores, cuando la luz visible se desvanece de manera irregular.
Procesos adicionales
Los cientÃficos sugieren que otros mecanismos probablemente desempeñaron un papel en el declive prolongado de SN 2017egm, como la caÃda de restos sobre el magnetar o las interacciones entre la onda de choque y la materia expulsada por la estrella siglos antes de su muerte.
El equipo también evaluó la capacidad de un nuevo observatorio terrestre de rayos gamma, el Cherenkov Telescope Array Observatory (CTAO), para detectar eventos similares a SN 2017egm. Con unas 50 horas de observación, tal fenómeno podrÃa ser detectado hasta 500 millones de años luz y abrirÃa nuevas perspectivas para estudiar el papel de los magnetares en eventos energéticos en el Universo.
La red de telescopios CTAO está en construcción con dos sitios: el primero en la isla de La Palma en Canarias y en Chile en el desierto de Atacama. El CNRS es uno de los actores principales de este consorcio.