Aclarando el enigma cósmico de los eventos transitorios rápidos de rayos X
ASTROFÍSICA.
Desde su primera detección, unos estallidos potentes de rayos X en galaxias distantes (a los que se le conoce como eventos transitorios rápidos de rayos X), han desconcertado a astrónomos de todo el mundo.
Históricamente estos estallidos han sido difíciles de captar, ya que se producen a grandes distancias de la Tierra y duran apenas algunos segundos o como mucho algunas horas. El telescopio espacial Einstein de la Academia China de Ciencias, lanzado al espacio en 2024, se dedica a observar eventos transitorios en rayos X y está ayudando a los astrónomos que buscan desentrañar el origen de estos fenómenos exóticos.
Esta imagen muestra un sector de la zona del cosmos en la que el evento transitorio rápido de rayos X EP 250108a y la supernova que la siguió fueron detectados por el telescopio espacial Einstein a principios de 2025. (Foto: International Gemini Observatory / NOIRLab / NSF / AURA / PI: J. Rastinejad (Northwestern University). Procesamiento de la imagen: J. Miller & M. Rodriguez (International Gemini Observatory / NSF NOIRLab), M. Zamani (NSF NOIRLab).
En enero de 2025, el telescopio espacial Einstein alertó a los astrónomos sobre el evento transitorio rápido de rayos X más cercano conocido hasta entonces, que recibió el nombre de EP 250108a. Su relativa proximidad a la Tierra (2.800 millones de años-luz) brindó una oportunidad sin precedentes para realizar observaciones detalladas sobre la evolución del evento.
Después de la detección inicial de EP 250108a, un gran equipo internacional de astrónomos se puso manos a la obra para captar 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 del Gemini (GMOS), instalado en el telescopio Gemini Norte suministró 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 este evento transitorio rápido de rayos X es posiblemente una variación fallida de un estallido de rayos gamma (GRB). Los GRBs son las explosiones más poderosas conocidas en el universo. Durante estos eventos, violentos géiseres de partículas de alta energía brotan a través de las capas externas de una estrella mientras esta se derrumba 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 estos 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 el telescopio espacial Einstein.
Las observaciones de las primeras etapas de la evolución de EP 250108a muestran que las explosiones de estrellas masivas pueden producir tanto estallidos de rayos gamma como eventos transitorios rápidos de rayos X.
Aunque estas observaciones de las primeras etapas permiten comprender mejor los mecanismos que impulsan al evento transitorio rápido de rayos X, es necesario un seguimiento a más largo plazo del fenómeno 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.
Los datos de rayos X por sí solos no pueden revelar qué fenómenos crearon el evento transitorio rápido de rayos X. La citada campaña de seguimiento óptico de EP 250108a fue crucial para identificar las secuelas del evento transitorio rápido de rayos X 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 el evento transitorio rápido de rayos X está asociado a una supernova con espectro de líneas anchas de tipo lc.
Las observaciones en infrarrojo cercano realizadas por el 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 la naturaleza de la estrella progenitora. El equipo estima que la estrella cuya muerte desencadenó EP 250108a y su supernova asociada, tenía una masa de entre 15 y 30 veces la del Sol.
El análisis demuestra definitivamente que los eventos transitorios rápidos de rayos X pueden originarse a partir de la muerte explosiva de una estrella masiva y también apoya una relación causal entre las supernovas con GRB y las supernovas con evento transitorio rápido de rayos X, en la cual los GRBs son producidos por chorros exitosos y los eventos transitorios rápidos de rayos X por chorros atrapados o débiles.
En conjunto, estas observaciones y sus análisis aportan el conjunto de datos más detallado hasta la fecha de una supernova que acompaña a un evento transitorio rápido de rayos X. Ahora parece claro que los chorros “fallidos” asociados a los eventos transitorios rápidos de rayos X son más comunes en las explosiones de estrellas masivas que los chorros “exitosos” asociados a los GRBs. Desde el lanzamiento al espacio del telescopio Einstein, se han detectado eventos transitorios rápidos de rayos X varias veces al mes. Mientras tanto, las detecciones de GRBs han sido históricamente escasas, ocurriendo aproximadamente una vez al año.
Rob Eyles-Ferris, de la Universidad de Leicester en el Reino Unido, es el autor principal de uno de los dos estudios que conforman esta investigación, el titulado “The kangaroo's first hop: the early fast cooling phase of EP250108a/SN 2025kg”.
Jillian Rastinejad, de la Universidad del Noroeste en estados Unidos es el autor principal del otro estudio, que se titula “EP 250108a/SN 2025kg: Observations of the most nearby Broad-Line Type Ic Supernova following an Einstein Probe Fast X-ray Transient”.
Los dos estudios han sido publicados en la revista académica The Astronomical Journal Letters. (Fuente: Association of Universities for Research in Astronomy (AURA))
Sitio Fuente: NCYT de Amazings