En el universo existen misteriosas y poderosas explosiones cósmicas de color azul brillante llamadas Transitorios Ópticos Azules Rápidos Luminosos (LFBOT), y una nueva investigación puede finalmente tener algunas respuestas sobre de dónde provienen estas extrañas explosiones.
La primera de estas explosiones se detectó en 2018 y desde entonces solo se han detectado 14, lo que genera un sólido misterio para los astrónomos. Ahora, sin embargo, el equipo detrás de la nueva investigación cree que los eventos se producen cuando un remanente estelar compacto, como un agujero negro o una estrella de neutrones, choca contra la clase de estrella más caliente del universo, cuerpos estelares masivos llamados estrellas Wolf-Rayet.
te puede gustar
Esos otros orígenes potenciales propuestos para los LFBOT van desde la muerte de estrellas masivas en las llamadas supernovas de colapso del núcleo hasta eventos extremos de perturbación de mareas (TDE), que involucran agujeros negros muy masivos que destrozan y devoran estrellas. Sin embargo, para llegar al fondo de la cuestión, el equipo detrás de la nueva investigación examinó las galaxias anfitrionas y los entornos de los LFBOT para tratar de precisar cuáles podrían ser realmente los progenitores de estos eventos explosivos. Este análisis reveló que los LFBOT emergen de entornos muy diferentes a los generados por algunos de los escenarios de supernova sugeridos, y no ocurren en los entornos generalmente esperados para eventos de perturbación de mareas.
“Debido a que los LFBOT son tan raros y sus propiedades de curva de luz son tan diferentes a las de muchos otros transitorios, ¡es difícil precisar cuáles son sus progenitores! Obviamente representan algunos fenómenos astrofísicos únicos, pero cuál podría ser sigue siendo una pregunta abierta”, dijo a Space.com la líder del equipo de investigación Anya Nugent del Centro de Astrofísica (CfA) de la Universidad de Harvard. El modelo en el que se han centrado Nugent y sus colegas para los LFBOT es la colisión de un remanente estelar compacto con el núcleo de helio sobrante de una estrella masiva a la que se le ha arrancado su envoltura exterior de hidrógeno: una estrella Wolf-Rayet.
“Creemos que esto describe bien las propiedades transitorias y del host”, explicó.
¿Qué hace que las estrellas Wolf-Rayet se sientan azules?
A diferencia de los otros modelos destinados a explicar los LFBOT como los TDE y las supernovas de colapso del núcleo, el objeto compacto propuesto por el equipo y el modelo de fusión Wolf-Rayet parecen justificar fácilmente todas las propiedades ambientales y transitorias de los LFBOT, señaló Nugent.
Nugent explicó que las fusiones pueden preferir galaxias con mayor formación de estrellas y menos masivas como entornos anfitriones, a diferencia de las supernovas de colapso del núcleo que tienden a ocurrir en galaxias masivas con mayor densidad estelar. Estos, dijo, son perfectos para crear sistemas binarios que comienzan como dos estrellas masivas, una despojando a la otra de materia estelar, convirtiendo al “donante” en una estrella Wolf-Rayet. Esa estrella donante eventualmente empuja a la estrella “caníbal” hacia la supernova de colapso del núcleo que la convertirá en un agujero negro o una estrella de neutrones. Con el tiempo, la estrella Wolf-Rayet y su compañera remanente estelar se fusionarán para lanzar un LFBOT. Esto es importante porque, aunque las estrellas binarias son comunes, no cualquier sistema binario podría lanzar un LFBOT.
“Muchas estrellas masivas están en sistemas binarios, pero estas fusiones ocurren en las condiciones adecuadas para que no se fusionen entre sí demasiado pronto en su evolución, pero las estrellas todavía están lo suficientemente cerca entre sí como para poder fusionarse”, dijo Nugent.
En el modelo de fusión binaria del equipo, el objeto compacto está lo suficientemente cerca de su compañero estelar como para arrancar su capa exterior de hidrógeno sin destruir completamente la estrella. Después de cientos o miles de años, el agujero negro o la estrella de neutrones que se alimenta cae en el núcleo estelar y lo destruye, creando una emisión luminosa.
Qué leer a continuación
“Este modelo de fusión será raro, similar a la tasa de los LFBOT, pero no tan raro como para que nunca esperemos que suceda”, añadió. “Esencialmente, estos entornos son perfectos para crear sistemas binarios que se fusionarán de esta manera”.
El equipo también teoriza por qué los LFBOT no parecen originarse en campos estelares densamente poblados donde se producirían con mayor frecuencia colisiones de agujeros negros o estrellas de neutrones con estrellas Wolf-Rayet.
Nugent y el equipo justifican esto asumiendo que el colapso de la primera estrella en un sistema binario que forma el objeto compacto, ya sea un agujero negro o una estrella de neutrones, puede darle a todo el sistema una “patada” que sirva para alejarlo de las regiones densamente pobladas de formación de estrellas hacia regiones de galaxias más escasamente pobladas.
“Por lo tanto, también tenemos una justificación de por qué los LFBOT parecen estar más alejados de sus anfitriones, explotando en regiones donde hay muy pocas estrellas, lejos de su lugar de nacimiento, que las supernovas con colapso del núcleo”, dijo Nugent.
El equipo favorece su modelo de origen LFBOT de colisión de remanentes estelares entre Wolf-Rayet porque razonan que los modelos TDE y de supernova han tenido dificultades para explicar todas las propiedades observadas de estas explosiones. Por ejemplo, los LFBOT se producen en “entornos circunestelares” muy densos. Estas son regiones en las que las estrellas están rodeadas de material suelto, lo que probablemente sea el resultado de que la estrella progenitora haya despedido material en el pasado.
“Esto no se puede explicar fácilmente con el modelo TDE o incluso con algunos de los modelos de supernova”, dijo Nugent. “Además, los LFBOT tienen propiedades diferentes y ocurren en entornos diferentes que los TDE y las supernovas, por lo que la gran pregunta es, si todos provienen de lo mismo, ¿qué está causando esta distinción?”
Nugent razona que la explicación más plausible es que los LFBOT provienen de un canal completamente diferente y, para el equipo, una estrella de neutrones o un agujero negro que choca contra una estrella Wolf-Rayet parece encajar bien con todas las propiedades observadas de los LFBOT.
Nugent reconoce, sin embargo, que este modelo de origen sólo podrá investigarse en profundidad una vez que los astrónomos hayan aumentado la población de LFBOT conocidos. Esa operación de descubrimiento es algo en lo que Nugent espera que el Observatorio Vera C. Rubin y su recién iniciado Legacy Survey of Space and Time (LSST), de una década de duración, desempeñen un papel importante.
“Rubin será sorprendente para descubrir LFBOT más débiles a distancias cosmológicas aún mayores, lo que no sólo nos dará una población más grande sino que nos mostrará cómo los LFBOT y sus progenitores han evolucionado a lo largo del tiempo cósmico”, concluyó.
Una versión previamente revisada por pares de los resultados del equipo está disponible en el sitio del repositorio de investigación arXiv.