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Astronomía

La explosión de una enana blanca revela un nuevo tipo de rayo cósmico

El IAC describe las novas, una fuente de rayos gamma generada por la explosión nuclear del hidrógeno de una estrella ‘vampira’

Representación artística del sistema RS Ophiuchi, donde la enana blanca vampiriza el hidrógeno de la gigante roja.

En los confines del universo, una enana blanca se pasa los últimos días de su vida sustrayendo hidrógeno de su acompañante, una gigante roja a punto de colapsar. La gravedad de la pequeña estrella azul vampiriza todo el hidrógeno que puede de la gigante roja y lo acumula a su alrededor. Cuando no puede hacerlo más, llega a un punto de no retorno y genera una fuerte explosión nuclear que expulsa la mayor parte del hidrógeno y algunos productos de la fusión nuclear directamente al espacio, a velocidades 2.000 o 4.000 kilómetros por segundo. 

Los rayos que surgen en esos últimos alientos de la estrella moribunda son lo que un grupo de investigadores, coliderados por el Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC), ha descrito por primera vez en la revista Nature Astronomy bajo el nombre de "novas". 

Las novas conforman así un nuevo tipo de fuente de rayos gamma de muy alta energía. Hasta ahora, los científicos sabían que el Sol, las galaxias y las supernovas, en mayor medida, eran capaces de acelerar las partículas de energía para formar rayos cósmicos. Con este nuevo hallazgo, las enanas blancas vampiras se suman a este grupo.  

La alerta de la explosión de la nova RS Ophiuchi –el nombre del sistema estelar–, se produce el 8 de agosto de 2021. Desde entonces se activa un amplio dispositivo de seguimiento del grupo de investigación que integra la colaboración Magic y, en el que se integran los telescopio Cherenkov, ubicados en el Observatorio del Roque de Los Muchachos. "Desde que recibimos la alerta, supimos que teníamos que hacer un seguimiento de este evento único", apunta la investigadora del IAC, Alicia López Oramas, que colidera este proyecto. 

El sistema estelar es capaz de emitir estas fuertes explosiones cada "pocas decenas de año"

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Estas novas solo se pueden producir en situaciones muy concretas. "Se dan en sistemas donde hay una enana blanca y otro objeto compacto, como otra enana blanca, un agujero negro, una supernova o una estrella de neutrones", explica la investigadora, que explica que en toda la galaxia han hallado 10 sistemas binarios capaces de emitir novas. La enana blanca"roba" el material del objeto celeste que la acompaña, y va acretándolo (acumulándolo) a su alrededor. Esto posible porque su núcleo es tan compacto que genera una gran fuerza gravitatoria que es capaz de absorber el hidrógeno que encuentra a su alrededor. 

Sin embargo, cuando la estructura estelar no puede aguantar más la presión ejercida por la gravedad –que a su vez calienta el hidrógeno–, el halo que se forma a su alrededor colapsa y genera una explosión termonuclear. El sistema RS Ophiuchi tiene, además, una característica especial, y es que es capaz de emitir estas explosiones «cada pocas decenas de años», mientras que la mayoría tan solo pueden hacerlo una vez en su vida. "La erupción de RS Oph es un evento muy raro en el cielo en rayos gammas: es la nova más luminosa y con el flujo más alto detectada en rayos gamma hasta la fecha, y la observamos justo a tiempo", insiste Rubén López-Coto, investigador del INFN Padova y el IAA-CSIC de Granada, otro de los autores principales del trabajo. 

Las novas son muy luminosa. De hecho, pueden llegar a ser hasta 100.000 veces más brillante que el Sol. Los investigadores pueden ver desde la Tierra la luz que emiten en el rango de los rayos gamma de muy alta energía, lo que los sitúa como las luces más energéticas del universo. 

Las novas son más habituales que las supernovas pero sus efectos colaterales son locales

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Con los datos recabados, el equipo de investigación también fue capaz de desvelar un nuevo hecho: la explosión de la nova fue lo suficientemente energética para producir fuertes ondas de choque en el medio que rodeaba al sistema estelar. Estas ondas de choque son las encargadas de acelerar las pequeñas partículas subatómicas presentes en el medio interestelar hasta velocidades cercanas a las de la luz. 

No lo es, sin embargo, para influir en el resto de la galaxia. Esta nueva fuente tiene menos repercusiones en el infinito universo, pero genera efectos locales mucho más abruptos. Los resultados obtenidos por el grupo de la colaboración MAGIC indican que, aunque la mayoría de los rayos cósmicos que permean la Vía Láctea están generados en otras fuentes, las novas pueden ser eficientes en acelerar protones en sus vecindades. Y aunque son menos energéticas que las supernovas –que se producen durante la catastrófica muerte de una estrella–, las novas son mucho más frecuentes. 

Hallazgo de futuro

Este estudio permite ahondar en el origen de los rayos cósmicos, que desde su descubrimiento, a principios del siglo XX, ha sido todo un misterio. Los rayos cósmicos están en permanente contacto con La Tierra y sus habitantes. "Nos atraviesan continuamente", resalta López, que insiste en que, generalmente no tiene más repercusiones. Sin embargo, sus riesgos no son nulos. 

Una explosión cercana –en el Sol– o muy potente –de una supernova–, es capaz de alterar las telecomunicaciones; mientras que la continua exposición de los astronautas lejos de la protección de la atmósfera terrestre, puede tener efectos nocivos para la salud. "Tener este tipo de información sobre los orígenes de los rayos cósmicos nos ayuda a avanzar en la prevención para las futuras misiones espaciales", resalta la investigadora. 

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