Las supernovas superluminosas son las explosiones estelares más extremas del universo: pueden ser 100 veces más brillantes que una supernova ordinaria, que ya de por sí supera en luminosidad a toda la galaxia que la alberga. Durante décadas, los astrofísicos debatieron qué podía generar tanta energía. Dos modelos competían: uno proponía que una estrella de neutrones supermagnetizada —un magnetar— actuaba como motor central; el otro, que la explosión colisionaba con capas de gas expulsadas antes de morir. Ambos podían reproducir la curva de luz visible. Solo uno podía producir rayos gamma de una manera específica. Por eso Fermi llevaba 16 años buscando esa señal. Por fin la encontró.
SN 2017egm: la supernova que brilló más que su galaxia entera
El evento se llama SN 2017egm. Fue descubierto el 23 de mayo de 2017 por el satélite Gaia de la ESA en la galaxia barrada NGC 3191, ubicada en la constelación de la Osa Mayor, a aproximadamente 440 millones de años luz de distancia. En su pico de brillo, la supernova superó la luminosidad de toda su galaxia anfitriona — una de las señales características de las supernovas superluminosas, una clase de explosiones tan extremas que desafían los modelos de muerte estelar estándar.
Un equipo internacional de investigadores, liderado por Fabio Acero de la Universidad de París-Saclay, pasó años analizando los datos del Large Area Telescope de Fermi en busca de señales de rayos gamma asociadas a SN 2017egm y otras cinco supernovas superluminosas cercanas detectadas durante los primeros 16 años de operación del telescopio. «Buscamos rayos gamma en las seis supernovas superluminosas más cercanas vistas durante los primeros 16 años de la misión Fermi», explicó Guillem Martí-Devesa, investigador del Instituto de Ciencias del Espacio de Barcelona. «Solo SN 2017egm muestra evidencia de rayos gamma».
La señal que distingue un magnetar de todo lo demás
Los rayos gamma son el diagnóstico definitivo que los modelos no comparten. Un magnetar —una estrella de neutrones con campos magnéticos 1.000 veces más intensos que los de las estrellas de neutrones ordinarias— genera, al girar a velocidades extremas, un viento de partículas energéticas que infla una nube llamada nebulosa de viento de magnetar. Esa nube produce rayos gamma con una signatura de tiempo y energía muy específica: aparecen aproximadamente dos meses después de la explosión y se mantienen durante varios meses.
Los rayos gamma detectados por Fermi en SN 2017egm aparecieron exactamente en ese momento y con exactamente esa intensidad. «Tanto el momento del pico como la luminosidad de la emisión en GeV son consistentes con la predicción del modelo del magnetar», escribieron los autores en el paper. El modelo alternativo de interacción con material circunestelar no puede reproducir esa señal. La disputa de décadas tiene ahora una respuesta. El estudio fue publicado en Astronomy & Astrophysics.
Qué es un magnetar — y por qué es uno de los objetos más extremos del universo
Un magnetar es un tipo especial de estrella de neutrones: el cadáver compacto que queda cuando una estrella masiva colapsa. Una estrella de neutrones típica concentra más masa que el Sol en una esfera del tamaño de una ciudad. Un magnetar lleva eso al extremo: sus campos magnéticos son tan intensos —del orden de 10^15 gauss, comparado con los 1 gauss del campo magnético terrestre— que distorsionan el espacio a su alrededor y pueden deformar los átomos en sus cercanías.
Cuando un magnetar recién nacido gira a velocidades de cientos de revoluciones por segundo, libera una energía rotacional colosal que se transfiere al material expulsado por la explosión, amplificando su brillo cientos de veces. Ese es el mecanismo que, según el nuevo estudio, convirtió a SN 2017egm en una supernova superluminosa: el motor central no fue solo la energía del colapso estelar, sino el frenesí cinético de un magnetar recién nacido.
Una ventana nueva para estudiar el interior de las explosiones estelares
El hallazgo abre una posibilidad que hasta ahora era solo teórica: usar los rayos gamma para estudiar directamente el motor central de las supernovas superluminosas, en lugar de inferirlo de forma indirecta a través de la curva de luz visible. «Fermi sigue sorprendiéndonos incluso después de casi dos décadas de observaciones», señaló Michela Negro, profesora asistente en la Universidad Estatal de Louisiana. «Observar rayos gamma de supernovas nos dará una nueva manera de explorar su funcionamiento interno».
Los investigadores también señalan que el modelo del magnetar no explica perfectamente todos los datos: la curva de luz visible a tiempos tardíos muestra irregularidades que el modelo simple no reproduce. Dos explicaciones posibles emergen: un modelo híbrido que combine magnetar con interacción de material circunestelar, o un magnetar cuya velocidad de rotación decae de forma no uniforme. Resolver esa discrepancia será el trabajo de la siguiente generación de telescopios de rayos gamma.
