Un equip liderat per Claudia Gutiérrez, de l’ICE-CSIC i l’IEEC, ha captat l’explosió còsmica en una galàxia petita situada a 500 milions d’anys llum. Per observar aquest esdeveniment, que va aconseguir la màxima brillantor en tan sols quatre dies, l’equip ha utilitzat diversos telescopis, inclosos dos de l’Observatori del Roque de Los Muchachos, de l’Institut d’Astrofísica de Canàries (IAC)
Un equip científic internacional, liderat per l’Institut de Ciències de l’Espai (ICE-CSIC) i l’Institut d’Estudis Espacials de Catalunya (IEEC), ha aconseguit captar un esclat còsmic excepcionalment ràpid i brillant en una petita galàxia situada a 500 milions d’anys llum. Aquesta troballa es publica avui en un estudi de la revista The Astrophysical Journal.
L’esclat, identificat com CSS161010, va aconseguir la seva màxima brillantor en tan sols 4 dies i va baixar a la meitat en només 2,5 dies, cosa que va suposar que tant el seu descobriment com les observacions posteriors a la seva evolució esdevinguessin una fita científica i un desafiament per a l’equip investigador. L’autora principal d’aquest treball és la doctora Claudia Gutiérrez, investigadora de l’ICE-CSIC i de l’IEEC.
L’esdeveniment CSS161010 va ser descobert pel Catalina Real-Time Transient Survey, amb una detecció anterior reportada per l’All-Sky Automated Survey for SuperNovae. El seguiment posterior, que va permetre la seva caracterització, es va realitzar amb diferents telescopis, inclosos el Gran Telescopi Canàries (GTC) i el Telescopi Òptic Nòrdic (NOT), ambdós instal·lats a l’Observatori del Roque de Los Muchachos, de l’Institut d’Astrofísica de Canàries (IAC), ubicat al municipi de Garafia a La Palma.
Aquest tipus de fenòmens còsmics de ràpida evolució han estat molt difícils d’estudiar per la seva naturalesa. Tot i això, les tècniques modernes i els instruments més avançats permeten estudiar-los gràcies a la millora en el camp de visió i a la capacitat per captar imatges d’alta resolució dels telescopis emprats.
Fins ara, només s’ha detectat una desena d’explosions còsmiques amb aquestes característiques quant a brillantor i evolució, però el seu origen continua sent un complet misteri. Tot i això, l’equip d’investigadors liderats per Claudia Gutiérrez considera que, per primera vegada, les propietats espectrals úniques de CSS161010 donen pistes importants sobre el seu origen físic i la seva anàlisi suggereix que en realitat es tracta d’un petit forat negre engolint una estrella.
Es va arribar a aquesta conclusió perquè a l’anàlisi es van trobar línies amples d’hidrogen que mostraven velocitats molt altes, de fins al 10% de la velocitat de la llum i una evolució sense precedents. Dos mesos després de l’inici de l’esclat, la brillantor de l’objecte havia disminuït 900 vegades pel que fa al seu màxim. Sorprenentment, els espectres captats pel Gran Telescopi Canàries en aquesta època van revelar que tots els perfils de línies d’hidrogen encara estaven desplaçats cap al blau, cosa que en astrofísica significa que s’estan acostant cap a nosaltres a velocitats extremadament altes. Això indicaria una forta sortida de gas, una cosa completament imprevista per a una supernova.
“Descobrir i analitzar aquestes explosions còsmiques és especialment difícil per la seva ràpida evolució. Tot i això, l’àgil resposta de la nostra col·laboració científica ens va permetre obtenir espectres d’alta qualitat. Aquestes dades van revelar propietats úniques mai observades en cap altre objecte, cosa que ens va permetre restringir la naturalesa d’aquest extraordinari esdeveniment”, explica la investigadora postdoctoral Claudia Gutiérrez.
“Quan vam veure els espectres, no sabíem què dir”, explica Gutiérrez. “No havíem trobat mai un perfil de línia d’hidrogen tan desplaçat cap al blau; aquest desplaçament significaria que el gas es mou cap a nosaltres a velocitats extremadament altes. Aquesta característica era alhora sorprenent i intrigant, cosa que ens va impulsar a investigar possibles connexions amb la galàxia on es va produir l’esdeveniment”, afegeix.
A la recerca de forats negres de massa intermèdia
L’esclat va tenir lloc en una galàxia diminuta que conté una massa d’estrelles unes 400 vegades inferior a la de la nostra Via Làctia. Per tant, si la galàxia acull un forat negre massiu, la seva massa també ha de ser petita, cosa que correspon a un forat negre de massa intermèdia (entre 100 i 100.000 vegades la massa del Sol).
“Fins ara, aquest tipus de forats negres han estat extremadament difícils d’identificar i els astrònoms només coneixen un nombre molt petit de casos confirmats”, explica el professor Seppo Mattila, de la Universitat de Turku (Finlàndia), un dels autors principals de l’estudi.
“Identificar i caracteritzar els forats negres de massa intermèdia és essencial per comprendre les vies de formació i l’evolució dels forats negres. De fet, són els components fonamentals dels forats negres supermassius que es troben al centre de les galàxies, com la nostra Via Làctia, i l’existència del qual s’ha observat fins i tot a l’univers primitiu”, afegeix el professor Mattila.
Per la seva banda, el professor Peter Lundqvist, de la Universitat d’Estocolm, també part d’aquest equip, afegeix: “La manera com evoluciona l’emissió lineal en aquest objecte s’assembla a l’observada als nuclis galàctics actius, on se sap que hi ha forats negres supermassius. Aquesta similitud proporciona proves sòlides que CSS161010 també acull un forat negre, encara que no gaire massiu”.
Lundqvist assenyala: “La desintegració d’una estrella que es va acostar massa al forat negre de massa intermèdia revela el forat negre, que altrament estaria en repòs. És probable que hi hagi altres forats negres d’aquest tipus a altres galàxies nanes, i necessitem seguir la pista d’esdeveniments similars a CSS161010 per poder determinar amb més precisió les propietats d’aquests forats negres”.
“Els telescopis que escanegen el cel a alta cadència seran crucials per descobrir més d’aquests fenòmens rars i de ràpida evolució”, assenyala la doctora Gutiérrez i afegeix: “Mentrestant, els espectrògrafs d’última generació instal·lats als telescopis terrestres com els que hem usat a l’Observatori del Roque de los Muchachos, a La Palma, exerciran un paper crucial en la seva caracterització. Som al cim d’una era plena de descobriments revolucionaris”.
Més informació:
C. P. Gutiérrez et al. (2024), CSS161010: A Luminous, Fast Blue Optical Transient with Broad Blueshifted Hydrogen Lines, ApJ, vol. 977. DOI:10.3847/1538-4357/ad89a5
Recreació de l’esclat, identificat com a CSS161010, en què un petit forat negre engoleix una estrella. Crèdits: Gabriel Pérez (IAC)