L’explosió estel·lar, coneguda com a AT2021lwx, té una durada actual de més de tres anys, en comparació amb la majoria de supernoves, que només són visibles durant uns mesos. És més de 10 vegades més brillant que cap altra supernova i 3 vegades més brillant que l’esdeveniment de disrupció de marea. Va tenir lloc a una distància aproximada de 8.000 milions d’anys llum, quan l’univers tenia uns 6.000 milions d’anys. Actualment, una xarxa de telescopis continua observant-la.
Un equip internacional d’astrònoms, liderat per la Universitat de Southampton i amb la participació de l’Institut de Ciències de l’Espai (ICE-CSIC), ha descobert l’explosió còsmica més duradora mai vista, tal com presenten en un article publicat avui a la revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
L’explosió és més de 10 vegades més brillant que cap altra supernova coneguda (explosió estel·lar) i 3 vegades més brillant que l’esdeveniment de disrupció de marea, quan una estrella cau dins un forat negre supermassiu.
L’explosió estel·lar, coneguda com a AT2021lwx, ha tingut una durada de més de tres anys avui dia, en comparació amb la majoria de les supernoves que només són visiblement lluminoses durant uns mesos. Va tenir lloc a una distància aproximada de 8.000 milions d’anys llum, quan l’univers tenia uns 6.000 milions d’anys, i encara és detectada per una xarxa de telescopis.
L’equip creu que l’explosió és resultat d’un gran núvol de gas, possiblement milers de vegades més gran que el nostre Sol, que ha estat esbocinada violentament per un forat negre supermassiu. Els fragments del núvol serien consumits, enviant ones de xoc a través de les seves restes, així com a una mena de gran rosquilla polsegosa que envolta el forat negre. Aquests esdeveniments són excepcionals i fins ara no se n’havia observat cap d’aquest calibre.
L’any passat, l’equip va presenciar l’explosió més brillant mai registrada: un esclat de raigs gamma conegut com a GRB 221009A. Encara que aquest va ser més brillant que l’esdeveniment AT2021lwx, va durar només una fracció del temps, cosa que significa que l’energia total alliberada per l’explosió de l’AT2021lwx és molt més gran.
“És realment impactant quan trobes un esdeveniment transitori, comproves la seva brillantor i t’adones que és un ordre de magnitud més brillant que qualsevol altra supernova”, diu Lluís Galbany, investigador de l’Institut de Ciències de l’Espai (ICE-CSIC) i membre de l’Institut d’Estudis Espacials de Catalunya (IEEC). “Quan els nostres col·laboradors ens van comunicar l’existència d’aquest esdeveniment transitori, ràpidament vam preparar una proposta de resposta ràpida per observar-lo amb el Gran Telescopi Canàries”, afegeix.
Detectada gràcies a una xarxa de telescopis
AT2021lwx va ser detectada per primera vegada el 2020 per la Zwicky Transient Facility a Califòrnia i posteriorment recollida pel Sistema d’Última Alerta d’Impacte Terrestre d’Asteroides (ATLAS, per la seva sigla en anglès), amb seu a Hawaii. Aquestes instal·lacions examinen el cel nocturn per detectar objectes transitoris que canvien ràpidament de brillantor, cosa que permet detectar esdeveniments còsmics com supernoves, així com asteroides i estels. Fins ara no se sabia la magnitud de l’explosió.
“Ens trobem amb això per casualitat, ja que el nostre algorisme de cerca el va assenyalar quan buscàvem un tipus de supernova”, diu el Dr. Philip Wiseman, investigador de la Universitat de Southampton i líder de la investigació. “La majoria de les supernoves i esdeveniments de disrupció de marea només duren un parell de mesos abans de desaparèixer. Que alguna cosa sigui brillant durant més de dos anys va ser molt inusual”.
L’equip va investigar més a fons l’objecte amb diversos telescopis diferents: el Telescopi Neil Gehrels Swift (una col·laboració entre la NASA, el Regne Unit i Itàlia), el New Technology Telescope (operat per l’Observatori Europeu Austral) a Xile i el Gran Telescopi Canàries a La Palma, Espanya.
“Atesa la singularitat d’aquest esdeveniment, el vam observar en diferents longituds d’ona amb l’objectiu de comprendre la seva naturalesa. En particular, la nostra proposta al Gran Telescopi de Canàries (GTC) ens va permetre analitzar la presència i l’absència de diferents línies espectrals i comparar-les amb altres esdeveniments transitoris coneguts per comprendre millor els processos físics darrere d’aquesta font brillant”, apunta Tomás. E. Müller Bravo, investigador postdoctoral de l’ICE-CSIC i de l’IEEC i investigador principal de la proposta al GTC.
Mesurant la distància a l’explosió
En analitzar l’espectre de la llum, dividir-lo en diferents longituds d’ona i mesurar les diferents característiques d’absorció i emissió de l’espectre, l’equip va poder mesurar la distància amb aquesta finalitat.
Les úniques coses a l’univers que són tan brillants com AT2021lwx són els quàsars, forats negres supermassius amb un flux constant de gas que cau sobre ells a alta velocitat.
El professor Mark Sullivan de la Universitat de Southampton i coautor de l’article explica: “Amb un quàsar, veiem que la brillantor puja i baixa amb el temps. Però mirant enrere, durant més d’una dècada no hi va haver detecció [de l’esdeveniment] AT2021lwx. Més endavant, de sobte, apareix amb la brillantor dels objectes més brillants de l’univers, cosa que no té precedents”.
“Quan descobreixes un esdeveniment transitori amb propietats diferents de les que acostumes a monitorar, la teva primera reacció és intentar explicar quins esdeveniments poden produir-los i com. Com a conseqüència, apareixen múltiples alternatives, però molt poques poden descriure les observacions”, diu Claudia Gutiérrez, investigadora postdoctoral de l’ICE-CSIC. “Això és el que va passar amb aquest esdeveniment”, afegeix.
Què va causar l’explosió?
Hi ha diferents teories sobre el que podria haver causat aquesta explosió, però l’equip considera que l’explicació més factible és que un núvol extremadament gran de gas (principalment hidrogen) o pols s’ha desviat de la seva òrbita al voltant del forat negre i ha estat atrapada per aquest.
L’equip es proposa ara recopilar més dades sobre l’explosió, mesurant diferents longituds d’ona, inclosos els raigs X, que podrien revelar la superfície i la temperatura de l’objecte, així com altres processos subjacents. També portaran a terme simulacions computacionals millorades per comprovar si coincideixen amb la seva teoria de la causa de l’explosió.
“Amb noves instal·lacions, com el Legacy Survey of Space and Time (LSST) de l’Observatori Vera Rubin, que estarà en funcionament els anys vinents, esperem descobrir més esdeveniments com aquest i en aprendre més. Podria ser que aquests esdeveniments, encara que extremadament excepcionals, siguin tan energètics que siguin processos clau sobre com canvien amb el temps els centres de les galàxies”, afegeix Philip Wiseman.
Artícle de referència
“Multiwavelength observations of the extraordinary accretion event AT2021lwx”, de P. Wiseman et al., incluidos L. Galbany, T. Müller-Bravo y Claudia Gutiérrez en Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. Doi.org/10.1093/mnras/stad1000
Oficina de Comunicació i Divulgació ICE-CSIC
Jorge Rivero & Alba Calejero
communication@ice.csic.es
Impressió artística de la creació d’un forat negre. Crèdits: John A. Paice.