Explosiones estelares se alinean con un jet masivo

Los astrónomos han descubierto una peculiar alineación de las explosiones de novas con un chorro masivo en la galaxia M87. A pesar de las diversas teorías, la razón exacta de esta alineación sigue siendo un misterio.

A todo el mundo le encantan los buenos misterios y los astrónomos acaban de descubrir uno nuevo en una galaxia supermasiva cercana llamada M87. Como la mayoría de las galaxias, M87 alberga regularmente un puñado de explosiones estelares llamadas novas, cada una de las cuales resulta del robo de material por parte de una estrella vecina. M87 también tiene un enorme chorro de plasma explotando en el espacio profundo desde el núcleo galáctico.

Estos fenómenos: el chorro y las novas, son fenómenos astronómicos no relacionados, al menos eso creían los científicos. Pero los astrónomos descubrieron recientemente que las novas de M87 parecen estar inusualmente alineadas a lo largo del chorro, en lugar de estar dispersas aleatoriamente por toda la galaxia. ¿El jet de alguna manera provoca explosiones de nova?

Puede que sea así, pero el misterio es: ¿cómo?

El chorro que emerge del núcleo galáctico de M87. Crédito: El equipo Hubble Heritage (STScI/AURA) y NASA/ESA

Descubrimientos y teorías recientes.

Utilizando datos de dos encuestas separadas realizadas por el El telescopio espacial Hubble, un equipo de astrónomos confirmó la presencia de 135 novas dentro de M87, y parecen estar ocurriendo con una frecuencia inesperada a lo largo de la trayectoria del chorro. «La probabilidad de que esta distribución se haya producido por casualidad es del orden del 0,3%», escribió el equipo en un comunicado preimpreso de su artículo.

Por el momento, no se sabe si esta situación es específica de M87 o si es un efecto común de los chorros galácticos.

«No se ha observado ninguna otra galaxia con chorros con suficiente sensibilidad o frecuencia para producir muestras de novas lo suficientemente grandes como para probar si la supuesta conexión nova-chorro de M87 es ubicua, rara o parásita», dijeron los científicos.

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Impresión artística de una enana blanca, a la derecha, acumulando hidrógeno de su estrella compañera. Crédito: NASA/CXC/M.Weiss

Comprender las novas y los chorros galácticos

Esto es lo que sabemos hasta ahora. Las novas son causadas por explosiones en la superficie de estrellas enanas blancas. Para que se produzca una nova, el enano blanco debe estar en un par binario y estar lo suficientemente cerca de su estrella compañera para extraer material de ella. A diferencia de una supernova, una nova no destruye completamente a la enana blanca, y la misma estrella puede tener múltiples novas a lo largo del tiempo a medida que se le roba cada vez más material a su compañera.

Mientras tanto, el jet galáctico del M87 está propulsado por el agujero negro en el centro de la galaxia, que, dicho sea de paso, fue el primer agujero negro fotografiado por los astrónomos en 2019. A medida que la materia gira en espiral hacia el agujero posterior, se forma un disco de acreción a su alrededor y poderosos campos magnéticos canalizan una intensa radiación hacia afuera, lo que hace que sea expulsado a velocidades relativistas, viajando casi 5.000 años luz hacia el espacio profundo.

El agujero negro en el centro de M87. Crédito: EHT

Teorías difíciles

Hay varias teorías sobre cómo el chorro podría desencadenar novas.

Una explicación simple es que la radiación del chorro calienta las estrellas donantes en su camino, aumentando la transferencia de masa a sus compañeras enanas blancas y desencadenando una fuga termonuclear. Tal calentamiento haría que las novas fueran más frecuentes.

Lamentablemente, los cálculos de esta teoría no han sido verificados. Por muy poderosa que sea la radiación del chorro, las estrellas son demasiado pequeñas y las distancias demasiado grandes para que tenga mucha influencia. Probablemente podamos descartar esta respuesta: el efecto es “órdenes de magnitud” demasiado pequeños.

Otra sugerencia es que el chorro desencadena la formación de estrellas: más estrellas significa más binarias, lo que significa más novas. Pero también hay un problema con esta explicación. En este escenario, también esperaríamos ver un aumento similar en la formación de estrellas a lo largo del «contrajet» de la galaxia, y esto no está respaldado por la evidencia.

Así que los astrónomos están volviendo a la mesa de dibujo.

Hipótesis emergentes

Están considerando algunas otras ideas pero aún no han sido probadas adecuadamente. Quizás, por ejemplo, las ondas de choque del chorro junten gas y polvo a medida que avanza por la galaxia, formando nubes de medio interestelar. Cuando una de estas nubes llega a un sistema estelar binario, aumenta la tasa de acumulación de materia, lo que desencadena una nova. Del mismo modo, una onda de choque también podría calentar una estrella (de manera más eficiente que la radiación sola), aumentando así la tasa de transferencia de masa.

Estas dos últimas posibilidades son todavía sólo suposiciones: aún no han sido exploradas en su totalidad.

Por ahora, sigue siendo un misterio.

Según los autores, «el aumento de la tasa de novas a lo largo del chorro M87 está ahora firmemente establecido y es inexplicable».

Adaptado de un artículo publicado originalmente en El universo hoy.

Referencia: «Un estudio de M87 en el ultravioleta cercano del Telescopio Espacial Hubble de 9 meses de duración». II. A Strongly Enhanced Nova Rate Near the Jet of M87” por Alec M. Lessing, Michael M. Shara, Rebekah Hounsell, Shifra Mandel, Nava Feder y William Sparks, 28 de septiembre de 2023, Astrofísica > Fenómenos astrofísicos de alta energía.
arXiv:2309.16856