El telescopio Fermi de la NASA detecta un magnetar como fuente de una monstruosa supernova

El telescopio de rayos gamma Fermi de la NASA ha identificado la que puede ser la primera señal confirmada de una supernova superluminosa impulsada por un magnetar, una estrella de neutrones con campos magnéticos extraordinariamente intensos. El evento, denominado SN 2017egm, ocurrió a 440 millones de años luz de distancia y representa un avance significativo en la comprensión de una de las explosiones más extremas del universo. El descubrimiento, publicado en la revista Astronomy & Astrophysics, pone fin a casi dos décadas de búsqueda de señales de rayos gamma en datos de Fermi.

Un equipo internacional de investigadores, dirigido por Fabio Acero de Centro Nacional de Pesquisa Científica francés (CNRS) y Universidade de Paris-Saclay, analizó años de observaciones para confirmar el vínculo entre la supernova y el magnetar. El hallazgo marca la primera detección definitiva de esta naturaleza, aunque los investigadores habían informado de pistas previas durante búsquedas anteriores.

Explosión Mecanismo en supernovas superluminosas

El colapso del núcleo Supernovas ocurre cuando una estrella masiva se queda sin el combustible necesario para sostener su núcleo. Sem esta fuente de energía, la gravedad hace que el núcleo colapse y desencadene una violenta explosión. En las condiciones de Dependendo, el colapso podría dejar tras de sí una estrella de neutrones o un agujero negro, mientras que el resto de la estrella sería arrojado al espacio como una nube en expansión de gas extremadamente caliente.

Nos Durante los últimos 20 años, los astrónomos han identificado aproximadamente 400 ejemplos inusualmente poderosos llamados supernovas superluminosas. Las raras explosiones Essas pueden brillar al menos 10 veces más en luz visible que las supernovas comunes. SN 2017egm, observado en 2017, entra en erupción en la galaxia NGC 3191, en la constelación Ursa Maior. Mesmo, a una friolera de 440 millones de años luz de distancia, sigue siendo una de las supernovas superluminosas más cercanas jamás observadas a Terra.

En 2024, investigadores dirigidos por Li Shang de Universidade de Anhui en Hefei, China, sugirieron que Telescópio de Larga Área de Fermi podrían haber detectado rayos gamma de este evento años después del estallido inicial. La observación del Essa allanó el camino para un análisis más profundo de los datos acumulados por el equipo a lo largo de sus operaciones.

Magnetares: motores cósmicos extremos

Cientistas lleva mucho tiempo debatiendo qué es lo que da a las supernovas superluminosas su extraordinario brillo. Una de las principales explicaciones tiene que ver con los magnetares, estrellas de neutrones con los campos magnéticos más fuertes conocidos en el universo. Los campos magnéticos de Seus pueden ser hasta 1.000 veces más intensos que los de las estrellas de neutrones ordinarias, alcanzando potencias aproximadamente 10 billones de veces mayores que las de un imán de frigorífico.

La investigación implicó un análisis detallado de señales de luz visible y rayos gamma de SN 2017egm. Los datos se compararon con diferentes modelos teóricos desarrollados por colaboradores internacionales. Un modelo específico, creado por Indrek Vurm de Universidade de Tartu a Estônia y Brian Metzger de Universidade de Colômbia a Nova York, examinó cómo la radiación y las partículas de un magnetar recién formado se mueven a través de los escombros de la supernova en expansión.

Pesquisadores cree que una magnetar recién formada puede girar varios cientos de veces por segundo. La increíble velocidad de Essa genera un poderoso flujo de electrones y positrones, que son las versiones antimateria de los electrones. Juntas, estas partículas crean una nube gigantesca de material de alta energía conocida como nebulosa de viento magnetar.

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Processos generación de rayos gamma y escape de radiación

Dentro de esta nebulosa, las interacciones de partículas pueden generar rayos gamma de varias maneras. Elétrons y los positrones pueden colisionar y convertirse en fotones de rayos gamma, mientras que los propios rayos gamma pueden colisionar y crear nuevas partículas. Conforme estas interacciones continúan, gran parte de la energía de los rayos gamma queda atrapada dentro de los restos de la supernova y se convierte en luz visible de menor energía, lo que ayuda a que la explosión sea excepcionalmente brillante.

Segundo Acero, aproximadamente 3 meses después del colapso, a medida que los restos de la supernova se expanden y se enfrían, los rayos gamma comienzan a filtrarse al espacio. El modelo de magnetar reproduce mejor la luminosidad de la supernova y el tiempo de llegada de sus rayos gamma durante los primeros meses. Contudo, los investigadores observan que hay margen de mejora en períodos posteriores, cuando la luz visible desaparece de forma bastante irregular.

Los resultados sugieren que procesos adicionales probablemente influyeron en la supernova durante su larga disminución de brillo. Estes puede incluir material que cae hacia el magnetar y colisiones entre la onda de choque en expansión y la materia expulsada por la estrella siglos antes de que explotara.

Observações futuro y cooperación internacional

Guillem Martí-Devesa, anteriormente investigador en Universidade de Trieste en Itália y ahora investigador en Instituto de Ciências Espaciais en Barcelona, Espanha, coordinó la búsqueda de rayos gamma de las 6 supernovas superluminosas más cercanas observadas durante los primeros 16 años de la misión Fermi. Apenas SN 2017egm mostró evidencia de rayos gamma, lo que confirma sugerencias previas de que algunas supernovas pueden ser tan luminosas en rayos gamma como en luz visible.

El estudio exploró si futuros observatorios podrían detectar eventos similares. Los investigadores descubrieron que el próximo Observatório Cerenkov Telescope Array debería poder detectar supernovas como SN 2017egm a distancias de hasta aproximadamente 500 millones de años luz con aproximadamente 50 horas de tiempo de observación.

• Detección de Capacidade: El Telescópio de próxima generación detectará supernovas a mayores distancias
• Intensidade de campos magnéticos: Magnetares tiene campos 10 billones de veces más fuertes que los imanes comunes
• Brilho relativo: Las supernovas superluminosas Supernovas brillan 10 veces más que las supernovas ordinarias
• Estudio Período: Análise cubrió los primeros 16 años de funcionamiento de Fermi
• Vistas previas de Descobertas: Apenas 1 de cada 6 supernovas cercanas mostraron señales confirmadas de rayos gamma

Missão Fermi representa parte de la red de observatorios de la NASA diseñados para rastrear eventos cambiantes en el universo y ayudar a los científicos a comprender mejor cómo funcionan los fenómenos cósmicos. La futura cooperación entre los observatorios terrestres y los telescopios espaciales de la NASA revelará aún más sobre estas violentas explosiones estelares y los objetos extremos escondidos en ellas.

Judy Racusin, científico jefe adjunto del proyecto Fermi en Centro, Voo Espacial Goddard, Greenbelt y Maryland de la NASA, dice que el mecanismo del motor del núcleo del magnetar descrito en el estudio se basa en muchos avances teóricos y de observación en los magnetares de los últimos 20 años. La observación de los rayos gamma de las supernovas proporcionará una nueva forma de explorar sus mecanismos internos y ampliar el conocimiento sobre estas manifestaciones extremas del universo.