En datos antiguos de la NASA, los científicos descubren un nuevo y sorprendente tipo de objeto cósmico

Incluso dentro de nuestro vecindario cósmico, lo inesperado sigue apareciendo.

La última sorpresa es una nueva clase de balizas de rayos X en galaxias cercanas, un descubrimiento que podría resultar clave para resolver algunos misterios astronómicos.

“Son muy luminosas”, dijo Mustafa Muhibullah, estudiante de posgrado de la Universidad de Alabama que dirigió la investigación. “Son numerosas en las galaxias”.

Algunos de estos objetos recién descubiertos podrían ser precursores de ciertos tipos de estrellas en explosión, o supernovas. Otros podrían ser combinaciones exóticas, como un sistema estelar triple en el que dos de las estrellas han colapsado convirtiéndose en agujeros negros.

Sorprendentemente, el hallazgo había permanecido latente, a la espera de ser descubierto, en los datos recopilados por el Observatorio de Rayos X Chandra de la NASA entre 1999 y 2017.

Jimmy Irwin, profesor de física y astronomía en la Universidad de Alabama, comenzó a analizar esos datos hace aproximadamente doce años.

Los rayos X son una forma de luz, pero con longitudes de onda más cortas que la luz ultravioleta y los colores del espectro visible que percibimos. Los científicos denominan a los rayos X de mayor energía "duros" y a los de menor energía "blandos".

El telescopio Chandra recoge rayos X en un amplio rango de energías, y los astrónomos generalmente habían ignorado los rayos X más suaves porque los detectores no están bien calibrados para detectar los pocos fotones en este rango.

“Casi todo el mundo, de forma prácticamente universal, descarta los canales de muy baja energía y dice: ‘No me importan’”, dijo el Dr. Irwin. “Pensé: ‘¿Por qué no investigar?’”.

Encontró fuentes de rayos X conocidas, como estrellas de neutrones y agujeros negros, pero también detectó algunas que emitían rayos X solo a las energías más bajas.

Rosanne Di Stefano, del Centro de Astrofísica de Cambridge, Massachusetts, afirmó que presionó al Dr. Irwin para que investigara más a fondo. Sospechaba que se trataba de objetos ultravioleta muy brillantes que los astrónomos no podían ver porque las longitudes de onda ultravioleta más cortas, o extremas, están bloqueadas por el gas de hidrógeno y helio entre las estrellas.

Pero si además emiten rayos X suaves, eso podría ofrecer una solución para sortear este punto ciego.

El Dr. Irwin asignó el proyecto al Sr. Muhibullah, uno de sus estudiantes de posgrado. La búsqueda en seis galaxias cercanas arrojó 84 objetos que emitían principalmente estos rayos X de energía más baja. Casi todos ellos eran desconocidos hasta entonces.

El Sr. Muhibullah, el Dr. Irwin y el Dr. Di Stefano describieron sus hallazgos en un artículo publicado la semana pasada en la revista Nature Astronomy .

Los astrónomos ya habían clasificado algunos objetos celestes que emitían rayos X de baja energía como "supersuaves". Los nuevos objetos emiten solo la porción de menor energía de los rayos X supersuaves, por lo que los investigadores los denominan "hipersuaves".

El Sr. Muhibullah dijo que desde entonces habían examinado cuatro galaxias adicionales, lo que eleva el número total de fuentes de rayos X hipersuaves a 145.

Algunas de las fuentes de rayos X supersuaves previamente conocidas estaban desapareciendo y reapareciendo. Según explicó, el mejor modelo para este fenómeno era un tipo de estrella enana blanca, el núcleo colapsado de una estrella que se está quedando sin combustible para mantener sus reacciones nucleares.

Si una enana blanca se expandiera y enfriara, su luz podría desplazarse hacia las longitudes de onda más largas del ultravioleta extremo y los rayos X hipersuaves, y desaparecer prácticamente por completo.

“Por eso me emocioné tanto cuando Jimmy me habló de ello por primera vez, porque parecía que se trataba de una clase de objetos que faltaba”, dijo el Dr. Di Stefano.

Una gran población de estas enanas blancas más frías y difíciles de ver podría, a su vez, ayudar a resolver otros dos misterios.

Las explosiones conocidas como supernovas de tipo 1a estallan de manera uniforme, lo que permite utilizarlas como las llamadas "velas estándar" para medir distancias cósmicas.

Se cree que las supernovas de tipo 1a se producen cuando una enana blanca aumenta su masa más allá de cierto umbral, desencadenando una explosión termonuclear descontrolada. Sin embargo, a los astrónomos les ha resultado difícil encontrar suficientes objetos que puedan explicar la cantidad de supernovas de tipo 1a que observan.

Los nuevos objetos de rayos X hipersuaves también podrían explicar cómo el helio y los elementos más pesados se ionizan en ciertas galaxias.

Otros teóricos han propuesto posibilidades adicionales sobre cuáles podrían ser las fuentes de rayos X hipersuaves.

Cuando Sergei Popov, del Instituto Astronómico Sternberg en Rusia, y Galina Lipunova, del Instituto Max Planck de Radioastronomía en Alemania, vieron una versión preliminar del artículo en febrero, comenzaron a intercambiar ideas sobre qué podría emitir rayos X hiperblandos pero no rayos X duros.

“Esa es la principal gracia de la astrofísica: leer sobre nuevos descubrimientos de fuentes enigmáticas y pensar: '¿Qué demonios puede ser esto?'”, dijo el Dr. Popov.

Si el material de una estrella compañera cae en un único agujero negro, generará rayos X duros, que habrían sido fácilmente observables.

Pero para dos agujeros negros que orbitan uno alrededor del otro , muy poco material de una tercera estrella en el sistema caería en cualquiera de ellos. En cambio, el material se acumularía en un disco caliente de escombros que brilla en luz ultravioleta extrema y rayos X hipersuaves.

La Dra. Lipunova reconoció que no sería un modelo fácil de probar, a menos que los dos agujeros negros se fusionaran y desataran un evento de alta energía conocido como estallido de rayos gamma.

“Si una de estas fuentes desapareciera y, en su lugar, apareciera la explosión de rayos gamma en este punto del cielo, sería un acontecimiento brillante para demostrar la validez del modelo”, afirmó.