Detectan la mayor explosión en el Universo desde el Big Bang

Un equipo de investigadores del Instituto de Astronomía de la Universidad de Hawái, en efecto, acaba de desvelar la existencia de una clase de fenómenos astronómicos sin precedentes, a los que han bautizado como 'explosiones nucleares extremas' (ENT, por sus siglas en inglés). Estos eventos, de una magnitud energética jamás observada hasta ahora, ocurren cuando estrellas masivas, con al menos tres veces la masa de nuestro Sol, son trituradas por agujeros negros supermasivos. El hallazgo se acaba de publicar en 'Science Advances'.

Una de las ENTs observadas en este trabajo, llamada Gaia18cdj, liberó 25 veces más energía que la supernova más poderosa conocida. En solo un año, el objeto emitió una cantidad de energía igual a la que producirían 100 soles como el nuestro durante sus 10.000 millones de años de vida. Nunca, excepto el Big Bang, se había detectado una explosión tan potente en el Universo.

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J. de Jorge

Hasta ahora, los llamados 'eventos de disrupción de marea' (TDE) tenían el 'privilegio' de ser los fenómenos conocidos más violentos. En ellos, una estrella se acerca demasiado a un agujero negro y es destrozada por sus fuerzas gravitacionales. Sin embargo, las nuevas 'explosiones nucleares extremas' superan con creces tanto el brillo como la duración de cualquier TDE. Jason Hinkle, que lideró la investigación, explica que, si bien los TDE se llevan observando ya desde hace más de una década, las ENT son 'bestias diferentes', con brillos casi diez veces mayores. Además, estas explosiones se mantienen luminosas durante años, superando incluso la producción de energía de las supernovas más potentes.

Para que tenga lugar una de estas explosiones nucleares extremas se necesita, en primer lugar, una estrella que sea al menos tres veces más grande que nuestro Sol. Y que esa estrella, además, se aventure imprudentemente a pasar cerca de un agujero negro supermasivo, esos oscuros colosos cósmicos que residen en el corazón de la mayoría de las galaxias. Cuando eso sucede, la inmensa atracción gravitatoria del agujero negro empieza a 'estirar' la estrella, como si fuera una especie de chicle cósmico, en un proceso conocido como 'espaguetización'. A medida que la estrella se desgarra, una parte de su material forma un disco de gas brillante alrededor del agujero negro. Y es precisamente esta 'alimentación' lenta y prolongada del agujero negro lo que impulsa la energía explosiva de una ENT.

La detección de las ENT supone para los astrónomos un auténtico desafío. Se trata, de hecho, de eventos extremadamente raros, millones de veces menos frecuentes que las supernovas. Sin embargo, su brillo extremo es precisamente lo que los hace tan valiosos, ya que permite a los científicos observarlos incluso en galaxias extremadamente distantes, ofreciendo una nueva herramienta para estudiar los agujeros negros en el Universo primitivo.

El descubrimiento de estas titánicas explosiones se produjo cuando Jason Hinkle examinaba datos del telescopio espacial Gaia, una misión de la Agencia Espacial Europea dedicada a cartografiar la Vía Láctea. A diferencia de las explosiones cósmicas más comunes, que se desvanecen en cuestión de semanas, las ENT brillan de manera constante durante años. «Las observaciones de Gaia -explica Hinkle- no te dicen qué es lo que estás viendo, sólo que algo cambió en su brillo aparente. Pero cuando vi estas llamaradas suaves y duraderas emanando de los centros de galaxias distantes, supe que estábamos ante algo inusual».

Para confirmar que no se trababa de simples supernovas ni de una manifestación de la actividad normal de los agujeros negros, Hinkle y su equipo llevaron a cabo un estudio de seguimiento de varios años, recopilando datos de un buen número de observatorios, tanto terrestres como espaciales. Esta minuciosa investigación reveló que las ENT no mostraban los cambios de brillo erráticos e impredecibles que suelen estar asociados a los eventos de acreción de agujeros negros tradicionales. En cambio, sus llamaradas suaves y prolongadas sugerían un proceso físico distinto, uno que podría proporcionar información valiosa sobre la forma en que crecen los agujeros negros.

El hallazgo de este nuevo tipo de fenómeno astronómico abre nuevas fronteras a la astrofísica, especialmente en el estudio de los agujeros negros supermasivos. Las llamaradas de larga duración y alta intensidad producidas por estas explosiones, en efecto, ofrecen una oportunidad sin precedentes para investigar los agujeros negros en galaxias distantes, muchas de las cuales se encuentran en el corazón de regiones de intensa formación estelar.

En palabras de Benjamin Shappee, coautor del estudio, «al observar estas llamaradas prolongadas, obtenemos información sobre el crecimiento de los agujeros negros cuando el universo tenía la mitad de su edad actual, en un momento en que las galaxias eran lugares bulliciosos, formando estrellas y alimentando sus agujeros negros supermasivos con diez veces la intensidad de lo que hacen hoy». Es decir, las ENT son 'otra forma' de mirar hacia atrás en el tiempo, una que nos permite un atisbo de la actividad frenética que moldeó las galaxias en sus etapas iniciales.

El hallazgo, por lo tanto, es particularmente relevante porque el estudio de los agujeros negros supermasivos y su evolución resulta fundamental para comprender cómo las galaxias crecen y se desarrollan. Se cree que existe una fuerte conexión entre el crecimiento de los agujeros negros supermasivos y la evolución de sus galaxias anfitrionas. Y las ENT, con su brillo y energía sin límite, ofrecen una herramienta poderosa para desentrañar esta relación.

«Estas ENT -concluye Hinkle- no solo marcan el final dramático de la vida de una estrella masiva, sino que Iluminan los procesos responsables del crecimiento de los agujeros negros más grandes del Universo». En esencia, cada ENT es una especie de 'faro' que nos guía a través de las profundidades del espacio y el tiempo para revelarnos los secretos de estos enormes y oscuros objetos, los arquitectos más poderosos de la creación. A medida que la tecnología avanza y nuestra capacidad de observar el cosmos se expande, es probable que las ENT, y otros fenómenos cósmicos aún por descubrir, continúen revolucionando lo que sabemos del Universo y nuestro lugar en él.