Un equipo internacional, que incluye científicos de la Universidad de Ginebra (UNIGE), concluyó que debía tratarse de una erupción extragaláctica de un magnetar, una joven estrella de neutrones con un campo magnético excepcionalmente poderoso. Este descubrimiento ha sido publicado en la revista Nature.
© ESA
El 15 de noviembre de 2023, el satélite INTEGRAL de la ESA detectó una explosión repentina proveniente de un objeto raro. Durante solo una décima de segundo, una breve explosión de rayos gamma energéticos apareció en el cielo.
"Los datos del satélite fueron recibidos por el centro de datos científicos de INTEGRAL (ISDC), ubicado en el sitio Ecogia del Departamento de Astronomía de la UNIGE, desde donde se envió una alerta de estallido gamma a los astrónomos de todo el mundo, solo 13 segundos después de la detección", explica Carlo Ferrigno, colaborador científico del Departamento de Astronomía de la Facultad de Ciencias de la UNIGE, responsable del ISDC y coautor de la publicación.
El software IBAS (Integral Burst Alert System) proporcionó una ubicación automática coincidente con la galaxia M82, a 12 millones de años luz. Este sistema de alertas fue desarrollado y es operado por científicos e ingenieros de la UNIGE en colaboración con colegas internacionales.
Una señal curiosa proveniente de una galaxia vecina
"De inmediato entendimos que era una alerta especial. Los estallidos de rayos gamma pueden surgir de regiones muy distantes y de cualquier lugar del cielo, pero este estallido provenía de una galaxia cercana y brillante", explica Sandro Mereghetti del Instituto Nacional de Astrofísica (INAF-IASF) de Milán, Italia, autor principal de la publicación y colaborador del IBAS.
El equipo solicitó de inmediato al telescopio espacial XMM-Newton de la ESA que realizara una observación de seguimiento del lugar del estallido lo antes posible. Si hubiera sido un estallido gamma de corta duración, causado por la colisión de dos estrellas de neutrones, la colisión habría creado ondas gravitacionales y un resplandor residual en rayos X y luz visible.
Sin embargo, las observaciones de XMM-Newton solo mostraron el gas caliente y las estrellas de la galaxia. Con ayuda de telescopios ópticos terrestres, incluyendo el telescopio italiano Galileo y el Observatorio francés de Haute-Provence, el equipo también buscó una señal luminosa visible, solo unas horas después de la explosión, pero nuevamente, no se detectó nada. En ausencia de señales en rayos X y luz visible, y sin ondas gravitacionales medidas por los detectores en la Tierra (LIGO/VIRGO/KAGRA), la explicación más cierta es que la señal provino de un magnetar.
Los magnetars: estrellas mega magnéticas, muertas recientemente
"Cuando estrellas más masivas que ocho veces el Sol mueren, explotan en supernova y dejan tras de sí un agujero negro o una estrella de neutrones. Las estrellas de neutrones son restos estelares muy compactos, cuya masa supera la del Sol y que están concentrados en una esfera del tamaño del cantón de Ginebra. Giran rápidamente y poseen campos magnéticos potentes", explica Volodymyr Savchenko, adjunto científico en el Departamento de Astronomía de la Facultad de Ciencias de la UNIGE y coautor de la publicación.
Algunas jóvenes estrellas de neutrones poseen campos magnéticos muy potentes, más de 10,000 veces superiores a los de las estrellas de neutrones típicas. Estas estrellas se denominan "magnetars". Emplen energyía en forma de erupciones, a veces gigantescas.
Sin embargo, en los últimos 50 años de observación de rayos gamma, solo tres erupciones gigantes han sido identificadas como provenientes de magnetars de nuestra galaxia. Estas erupciones son muy potentes: una de ellas, detectada en diciembre de 2004, ocurrió a 30,000 años luz de nuestra Tierra, pero fue lo suficientemente potente para afectar las capas superiores de la atmósfera terrestre, como lo hacen las erupciones solares, que provienen de regiones mucho más cercanas a nosotros.
La detección fue enviada al centro de datos científicos de INTEGRAL en la UNIGE, donde un software determinó que provenía de la galaxia vecina M82. El pequeño cuadro en el mapa de INTEGRAL indica el lugar de la explosión. El círculo azul en las dos imágenes recortadas señala la ubicación correspondiente.
© ESA/Integral, ESA/XMM-Newton, INAF/TNG, M. Rigoselli (INAF)
La erupción detectada por INTEGRAL es la primera confirmación firme de una erupción de magnetar fuera de la Vía Láctea. M82 es una galaxia brillante rica en viveros estelares. En estas regiones, nacen estrellas masivas que viven vidas cortas y turbulentas y dejan detrás una estrella de neutrones. "El hallazgo de un magnetar en esta región confirma que los magnetars probablemente son jóvenes estrellas de neutrones", añade Volodymyr Savchenko.
La búsqueda de más magnetars continuará en otras regiones extragalácticas de formación estelar, con el fin de comprender mejor estos objetos astronómicos extraordinarios. Si los astrónomos encuentran muchos más, podrán empezar a entender la frecuencia de estas erupciones y cómo las estrellas de neutrones pierden energía en este proceso.
INTEGRAL, un instrumento clave en una carrera contra el tiempo
Las erupciones de tan breve duración solo pueden ser capturadas por casualidad, når un instrumento de observación ya está orientado en la dirección correcta. Por eso INTEGRAL, con su campo de visión más amplio que 3 000 veces la superficie del cielo cubierto por la Luna, es tan importante para estas detecciones.
Carlo Ferrigno explica: "Nuestro sistema de procesamiento automático de datos es muy fiable y nos permite alertar inmediatamente a la comunidad". Cuando se detectan observaciones inesperadas como esta, INTEGRAL y XMM-Newton pueden ser flexibles en sus programas, lo cual es crucial para descubrimientos donde el tiempo es un factor crítico.
En este caso, si las observaciones se hubieran realizado incluso un día más tarde, no habría habido pruebas tan sólidas de que se trataba efectivamente de un magnetar y no de un estallido gamma ordinario.