Transientes Nucleares Extremos

Imagínate una explosión tan enorme, que solo un evento ha sido más potente en la historia del Universo. El Big Bang. Eso, es lo que vamos a ver en este episodio.

Los investigadores de un estudio publicado recientemente han considerado diversas alternativas para explicar estos eventos y han descartado varias, entre ellas:

• Supernovas (explosiones estelares):
  La cantidad de energía liberada es muchísimo mayor de lo que podría explicar una supernova normal, incluso en sus versiones más extremas.
• Variabilidad estocástica de AGNs(Active Galactic Nuclei):
  Aunque los núcleos activos pueden mostrar cambios en su brillo, los destellos de nuestros protagonistas son demasiado luminosos y tan uniformes (con poca variabilidad a corto plazo) que es poco probable que sean solo el resultado de fluctuaciones normales en AGNs.

• Otros mecanismos exóticos:
  Se evaluaron ideas como el “lensing” gravitacional (amplificación por lente de otras galaxias),explosiones alimentadas por magnetares o interacciones con materia circunuclear, que es la materia que rodea el núcleo de un objeto astronómico, como una galaxia o un agujero negro supermasivo. En el caso de los núcleos galácticos activos, esta materia puede incluir gas y polvo que interactúan con la radiación emitida desde el núcleo, afectando su apariencia y comportamiento. Pero ninguno de estos escenarios parecía capaz de explicar la combinación de altísima luminosidad, suavidad en la curva de luz y larga duración.

Un nuevo estudio los ha bautizado, se llaman Extreme Nuclear Transients, Transientes Nucleares Extremos, en castellano.

¿Qué son los ENTs?

Los ENTs (Extreme Nuclear Transients) son destellos extremadamente brillantes y de larga duración que se detectan en el núcleo de galaxias. Su característica sobresaliente es que son mucho más energéticos que cualquier otro tipo de evento transitorio conocido, con luminosidades en el orden de 2 × 10⁴⁵ a 7 × 10⁴⁵ erg/s(ergios por segundo) y energías totales alrededor de 10⁵³ ergios. Además, sus curvas de luz son muy “suaves” (con apenas un 10% de variabilidad extra) y sus destellos duran muchos meses, lo que los diferencia notablemente de otros fenómenos astrofísicos.

Características principales

• Ubicación en las galaxias:
  Los ENTs aparecen precisamente en los centros de las galaxias, lo que sugiere una relación directa con los agujeros negros supermasivos (SMBH) que habitan en esos núcleos.

• Curva de luz y duración:

La evolución de su brillo es muy gradual y continua. Por ejemplo, se tarda más de 150 días en que el brillo caiga a la mitad después del pico máximo.

• Espectro observacional:

Los espectros muestran un continuo azul y líneas de emisión anchas (como las de Mg II (magnesio II) y Hα (hidrógeno alfa)), características que se observan en núcleos activos de galaxias (AGNs). Sin embargo, a diferencia de los AGNs clásicos –que muestran distribuciones de energía en forma de potencias– los ENTs se ajustan bastante bien a un modelo de “cuerpo negro” (blackbody), lo que indica una emisión térmica.

• Ambiente y galaxias anfitrionas:
  Las galaxias donde se detectan los ENTs tienen una masa estelar alta y presentan tasas de formación de estrellas elevadas. Además, se estima que en estos núcleos residen agujeros negros supermasivos del orden de 10⁸ masas solares, algo superior a lo que se ve habitualmente en otros eventos transitorios.

La explicación que mejor encaja es la de un evento de “tidal disruption” (TDE), pero en este caso se trataría del destrozo de una estrella de alta masa (más de 3 veces la masa del Sol) al pasar demasiado cerca de un agujero negro supermasivo en el centro galáctico. Al acercarse tanto, la fuerza gravitacional del agujero negro estira y desgarrá la estrella, y parte del material se acreciona, liberando una cantidad enorme de energía.

Comparación y relevancia

• Rareza:
  Los ENTs son extremadamente poco frecuentes. Esto los hace miles de veces menos comunes que otros fenómenos transitorios como las superluminous supernovae (SLSNe) o incluso los TDEs “normales”.
• Ventana al universo temprano:
  Dado que estos eventos se detectan en galaxias a corrimientos al rojo altos (alrededor de z ≈ 1(z aproximadamente 1)), pueden servir como herramientas para estudiar los extremos de la evolución de los agujeros negros y las estrellas masivas en épocas pasadas del universo.
• Futuras observaciones:
  Las misiones y encuestas futuras (como la Legacy Survey of Space and Time con el o el telescopio espacial Roman) podrán encontrar más de estos eventos, lo que ayudará a comprender mejor la distribución de masas de los agujeros negros supermasivos y las propiedades de las estrellas en galaxias alejadas.

En resumen

• Definición: Los ENTs son destellos nucleares extremadamente luminosos, suaves y de larga duración, ubicados en los centros de galaxias.
• Origen: La hipótesis más probable es que sean el resultado de la interrupción (o “tidal disruption”) de una estrella masiva al caer cerca de un agujero negro supermasivo.
• Importancia: Su estudio abre una nueva ventana para explorar procesos extremos en el universo, en particular la interacción entre estrellas de alta masa y agujeros negros muy masivos, algo que es difícil de observar con otros métodos.

Este trabajo no solo identifica y define una nueva clase de eventos transitorios, sino que también ayuda a descartar otros mecanismos y a mostrar cómo estos raros destellos pueden ser útiles para entender la evolución de los núcleos galácticos y los agujeros negros, especialmente en el universo a gran escala y a altas distancias.

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Hasta la próxima.