Gemini Sur captura un “Finch” cósmico

October 5, 2023

Potente telescopio situado en Chile registró una poderosa y misteriosa explosión planteando más preguntas que respuestas sobre su orígen

Utilizando datos del telescopio Gemini Sur y de otros observatorios, los astrónomos encontraron un nuevo Evento Transitorio Óptico Azul Rápido (LFBOT por sus siglas en inglés), un tipo de poderosa explosión cósmica, de la cual no se sabe mucho. El estallido, al que se le apodó como “el Finch”, ocurrió en las afueras de una galaxia, a diferencia de otros LFBOT descubiertos hasta ahora que se hallaron anidando en galaxias de formación estelar. Esta observación pone en duda las teorías actuales sobre los orígenes de este tipo de eventos transitorios.

En 2018 los astrónomos fueron testigos de una intensa explosión mucho más poderosa que una supernova promedio, y entre 10 a 100 veces más brillante. El evento fue designado con el nombre AT2018cow, pero conocida también como ‘the Cow’ (la vaca), y se convirtió en el primer ejemplo de una nueva clase de fenómeno astronómico: un Evento Transitorio Óptico Azul Rápido (LFBOT). Hasta el momento, sólo se han confirmado un puñado de estos eventos particulares, y cada uno de ellos recibió un ingenioso apodo zoológico inspirado en las últimas letras de su designación astronómica, los que incluyen el “Camello”, “Koala” y “Demonio de Tasmania”. La física de la formación de estos objetos sigue siendo un misterio, y hasta el momento la última incorporación al catálogo de LFBOT plantea más preguntas que respuestas.

Los LFBOT brillan con un intenso azul y evolucionan rápidamente, alcanzando su máximo brillo y desvaneciéndose en cuestión de días, a diferencia de las supernovas que tardan semanas o meses. Un equipo internacional de astrónomos identificó un evento transitorio, designado como AT2023fhn y apodado “el Finch” [1], gracias a datos proporcionados por varios telescopios, entre ellos el Gemini Sur, la mitad austral del Observatorio Internacional Gemini que opera NOIRLab de NSF y AURA en Chile. Tales observaciones muestran todas las características reveladoras de un LFBOT con un rasgo adicional inesperado.

A diferencia de otros LFBOT observados anteriormente, Finch se encuentra a una distancia inusualmente distante de cualquiera de sus dos galaxias más cercanas: a unos 50.000 años luz de una galaxia espiral cercana y a unos 15.000 años luz de una galaxia satélite más pequeña. Este descubrimiento además de no estar en línea con las ubicaciones pasadas de los LFBOT dentro de galaxias con formación de estrellas, plantea problemas para algunas de las teorías existentes sobre el origen de los LFBOT. Si bien se asume que estas inusuales explosiones son un tipo raro de supernova, las gigantescas estrellas que se convierten en supernovas viven vidas cortas según los estándares estelares, lo que significa que ninguna estrella de este tipo tendría tiempo de viajar una distancia tan grande desde su galaxia de origen antes de explotar.

“Cuanto más aprendemos sobre los LFBOT, más nos sorprenden,” expresó la astrónoma Ashley Chrimes, autora principal del artículo de investigación que reportó el descubrimiento. “Ahora hemos demostrado que los LFBOTs pueden ocurrir a una gran distancia de su galaxia más cercana, y la ubicación de Finch no es la que esperamos para una supernova”.

Los astrónomos han estado buscando más de estos enigmáticos eventos desde que se descubrió la “Vaca” en 2018. Ya que los eventos astronómicos transitorios pueden aparecer en cualquier lugar y momento y que son relativamente fugaces en términos astronómicos, los investigadores dependen de amplios estudios de campo que pueden monitorear continuamente grandes áreas del cielo para detectarlos.

Fue uno de esos estudios —el Zwicky Transient Facility, financiado por la Fundación Nacional de Ciencias de Estados Unidos (NSF)— que alertó por primera vez a los astrónomos sobre el Finch a principios de este año. Una vez que fue detectado, los investigadores activaron un programa de observaciones previamente planificado que había estado en espera, listo para dirigir rápidamente su atención a cualquier candidato potencial a LFBOT. Esto incluyó observaciones con el Espectrógrafo Multi-Objetos (GMOS por su sigla en inglés) del telescopio Gemini Sur.

Este instrumento (GMOS) situó la temperatura de Finch en unos abrasadores 20 mil grados celsius (aproximadamente 36.000 Fahrenheit) y ayudó a determinar su distancia desde la Tierra para poder calcular su luminosidad. Junto con otras observaciones, estos hallazgos confirmaron que la explosión fue efectivamente un LFBOT. Sin embargo, el origen de Finch y las razones que explicarían cómo terminó tan lejos de su galaxia anfitriona siguen siendo un misterio.

Además de la especulación que los LFBOTs son una clase particularmente rara de supernova, los científicos tienen varias otras ideas sobre su posible formación. Se cree que podría ser el resultado de estrellas destrozadas por agujeros negros, pero Chrimes también hace notar que tampoco se espera encontrar un agujero negro tan lejos de una galaxia. Para explicar la inusual ubicación de Finch, los investigadores están considerando la posibilidad de que se trate de la explosión de una estrella que se mueve extremadamente rápido. Otra posibilidad es que podría ser la culminación de un proceso mucho más largo, tal como una colisión de dos estrellas de neutrones que han estado girando en espiral una hacia la otra durante miles de millones de años, aunque estas son meras especulaciones.

Es probable que Finch haya causado problemas a las actuales teorías sobre la naturaleza de los LFBOT, pero en la ciencia a menudo los resultados inesperados son los que revelan las lagunas en nuestro conocimiento y conducen a mayores avances en nuestra comprensión del Universo. Chrimes concuerda en este punto manifestando que “el descubrimiento plantea muchas más preguntas de las que responde, por eso es necesario más trabajo para determinar cuál de las muchas explicaciones posibles es la correcta”.

Las respuestas sobre la curiosa naturaleza de los LFBOT podrían estar más cerca con el próximo Estudio del Legado del Espacio Tiempo (LSST) que realizará el Observatorio Vera C. Rubin en Chile. Al tratarse de un telescopio de rastreo, el Observatorio Rubin observará y tomará imágenes de todo el cielo nocturno del hemisferio sur cada noche, lo que permitirá detectar millones de objetos que cambian de brillo con el tiempo, incluidos los LFBOT. A medida que el tamaño de la muestra de estos misteriosos objetos crece, también aumentará la compresión que los astrónomos tienen de ellos. ¿Cuál será la próxima criatura cósmica que se descubrirá a continuación?

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[1] Un “Finch” es un pequeño pájaro cantor que se encuentra en las zonas templadas del hemisferio Norte, de América del Sur y en algunas partes de África.

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Referencia: A. A. Chrimes, P. G. Jonker, et al. 2023, AT2023fhn (the Finch): a Luminous Fast Blue Optical Transient at a large offset from its host galaxy, DOI 10.48550/arXiv.2307.01771

NOIRLab de NSF (Laboratorio Nacional de Investigación en Astronomía Óptica-Infrarroja de NSF), el centro de EE. UU. para la astronomía óptica-infrarroja en tierra, opera el Observatorio internacional Gemini (una instalación de NSF, NRC–Canada, ANID–Chile, MCTIC–Brasil, MINCyT–Argentina y KASI – República de Corea), el Observatorio Nacional de Kitt Peak (KPNO), el Observatorio Interamericano Cerro Tololo (CTIO), el Centro de Datos para la Comunidad Científica (CSDC) y el Observatorio Vera C. Rubin (operado en cooperación con el National Accelerator Laboratory (SLAC) del Departamento de Energía de Estados Unidos (DOE). Está administrado por la Asociación de Universidades para la Investigación en Astronomía (AURA) en virtud de un acuerdo de cooperación con NSF y tiene su sede en Tucson, Arizona. La comunidad astronómica tiene el honor de tener la oportunidad de realizar investigaciones astronómicas en Iolkam Du’ag (Kitt Peak) en Arizona, en Maunakea, en Hawai‘i, y en Cerro Tololo y Cerro Pachón en Chile. Reconocemos y apreciamos el importante rol cultural y la veneración que estos sitios tienen para la Nación Tohono O’odham, para la comunidad nativa de Hawai‘i y para las comunidades locales en Chile, respectivamente.