La alucinante historia que nos cuentan los restos de una supernova

Me gusta imaginarme escenas. Por ejemplo, veo a uno de los artistas rupestres de la cueva de Altamira, con sus ojos acostumbrados a la oscuridad, saliendo una noche de verano a observar el cielo y encontrándose, donde la noche anterior no había nada, con una gran nueva luminaria, cerca de lo que hoy llamamos Altair, una de las estrellas del Triángulo de Verano en la constelación del Águila. Desde aquella noche solo tendrían que transcurrir unos 17.000 años para que un descendiente suyo entendiera, y no completamente, lo que pasó. Del mismo modo que la arqueología nos permite saber cómo eran esos artistas rupestres de Altamira, también podríamos hablar de una arqueología astrofísica que nos permite saber la historia de aquella estrella a través de sus restos de supernova.

La supernova a la que nos estamos refiriendo ni siquiera explotó hace 17.000 años, sino aproximadamente 18.000 años antes de esa noche en la puerta de la cueva de Altamira. Unos 35.000 años antes de este artículo, una de las componentes de un sistema binario —compuesto por dos estrellas decenas de veces más masivas que el Sol— dio lugar a una supernova. Y, solo esa noche, el resplandor de aquella gran explosión llegó a la Tierra.

Hoy en día lo que nos queda de aquel evento es bastante diferente. En esa zona solo hace unos 35 años descubrimos con un radiotelescopio una emisión difusa, como una gran nube de más de 700 años luz de tamaño. La nebulosa fue bautizada como la Nebulosa del Manatí, Westerhout 50 es el nombre menos poético (en honor del astrónomo que la descubrió). La verdad, sí es muy parecida a un manatí con su pequeña cabeza, su gran cuerpo con las patas delanteras cruzadas y su prominente cola. En el centro de esta nebulosa ya se conocía de antes una pequeña estrella (o eso se pensaba que era en un principio) descubierta en torno a 1975 con un telescopio observando en rayos X. Rápidamente este objeto dio lugar a muchos más estudios, uno de ellos publicado por dos astrónomos estadounidenses cuyos apellidos empiezan por la letra S: Charles Bruce Stephenson y Nicholas Sanduleak, que le dieron al “objeto estelar” el número 433 de su catálogo, por lo que hoy la conocemos como SS433.

SS433 fue identificada como una estrella binaria compuesta por un agujero negro algo más masivo que el Sol, lo que quedó de aquella explosión de supernova, y una estrella unas 10 veces más masiva que nuestra estrella. De la supernova (y de eventos previos) hoy nos quedan sus restos, la Nebulosa del Manatí, que también se conoce como SNR G039.7-02.0 (SNR por las siglas en inglés de restos de supernova, supernova remnant; G por la inicial del autor de un catálogo de estos objetos, Dave Green; y el número por sus coordenadas en el cielo). Ambos astros en SS433 están orbitando el uno alrededor del otro con un periodo de unos 13 días, a una distancia aproximadamente igual a un tercio de la que separa el Sol de Mercurio. Obviamente, la presencia de un agujero negro es tan alucinante que provocó muchos estudios posteriores, incluso el escritor Arthur C. Clarke llamó a SS433 “una de las siete maravillas del universo”.

Pero el agujero negro ni siquiera es lo más alucinante de este sistema. De él salen, en sentidos opuestos, dos grandes estructuras espirales alineadas, que llegan hasta unos 30 años luz. Por comparación, a esa distancia en nuestro entorno hay unas 200 estrellas. Pero en SS433 hay material expulsado por el agujero negro. Esas grandes estructuras en realidad son haces o chorros de electrones muy finos viajando a un cuarto de la velocidad de la luz. Se les llama chorros o jets relativistas, se le pone ese adjetivo porque a las velocidades que nombrábamos tienen propiedades especiales que no se entienden con física clásica, sino con la teoría de la relatividad. Los chorros salen de las inmediaciones del agujero negro y, como si fuera agua de una manguera a la que le vamos dando vueltas, forman esas espirales que mencionábamos. La formación de los chorros se explica con fenómenos magnéticos en torno al agujero negro, que se va tragando material de su estrella compañera, calentándolo antes a temperaturas altísimas que provocan su ionización. Por comparar con algo más terrestre, las energías de los electrones en SS433 e inmediaciones llegan a tener valores decenas de veces mayores que lo que hemos sido capaces de alcanzar en el Gran Acelerador de Hadrones (LHC, por sus siglas en inglés). Aunque, para ser preciso, en el LHC se aceleran protones, que pertenecen a la familia de los hadrones, y aquí estábamos hablando de electrones, que son leptones.

Entre los bordes de esos chorros de electrones y los límites de la Nebulosa del Manatí no se veía gran cosa hasta hace unos pocos años. Solo hace un par de años, un telescopio operando en rayos gamma, mucho más energéticos que los X que sí nos suenan más de ir al médico, descubrió emisión en los dos extremos de la nebulosa, justo en la misma dirección de los haces de electrones, pero a una distancia de entre unos 75 y 200 años luz del agujero negro, mucho más allá del fin de los chorros. Esa zona de emisión de rayos gamma no está en los bordes de la nebulosa, sino donde empiezan las extensiones que crean lo que identificamos como la cabeza y la cola del manatí, protuberancias que emanan de un cuerpo principal más o menos esférico.

Dada su alineación, esa estructura que emite en rayos gamma tiene todas las papeletas para estar relacionada con esas corrientes eléctricas que son los chorros de electrones relativistas. Las corrientes parecían cortocircuitadas, pero en realidad siguen más allá de la zona donde las habíamos visto, hasta que se encuentran con una concentración de material que no vemos. Y aquí empieza la última historia astrofísico-arqueológica alucinante. La energía de los fotones que detectamos en esa zona con telescopios de rayos gamma es tan alta que no pueden ser creados por los chorros que salen de SS433, ya que estos deben haber ido perdiendo energía al recorrer los 75 años luz.

Esa energía de la emisión de rayos gamma, y su estructura espacial, indican que los electrones del chorro original deben ser acelerados por un proceso que aún no conocemos bien. Tendríamos un acelerador de partículas en medio de la nada, que incrementaría la energía de los electrones del chorro de SS433, estos chocarían contra partículas, como átomos de hidrógeno y fotones que pululan por esa zona, y finalmente en la interacción se crearían fotones tremendamente energéticos que viajarían libres por el espacio. Entre ellos estarían los rayos gamma que hemos visto hace un par de años. Como esta emisión se ve a ambos lados de la nebulosa, justo a la misma distancia del agujero negro, seguramente nos está contando otro capítulo de la historia de SS433, quizás una gran expulsión de material previa a la explosión de supernova. Pero de eso todavía no tenemos muchas pruebas.

Concluimos ya. El universo, incluso con un solo objeto, nos cuenta historias extraordinarias. Únicamente hay que cavar y tomar datos que nos permitan escribir todos los capítulos. Esa historia puede tener más consecuencias que las que en primera instancia nos parecen más obvias. Por ejemplo, entender la historia de un objeto como SS433 puede incluso explicar cómo se forman las galaxias, y cómo ha aparecido la vida en un pequeño planeta perdido en las afueras de una galaxia normalita.

Vacío Cósmico es una sección en la que se presenta nuestro conocimiento sobre el universo de una forma cualitativa y cuantitativa. Se pretende explicar la importancia de entender el cosmos no solo desde el punto de vista científico, sino también filosófico, social y económico. El nombre “vacío cósmico” hace referencia al hecho de que el universo es y está, en su mayor parte, vacío, con menos de un átomo por metro cúbico, a pesar de que en nuestro entorno, paradójicamente, hay quintillones de átomos por metro cúbico, lo que invita a una reflexión sobre nuestra existencia y la presencia de vida en el universo. La sección la integran Pablo G. Pérez González, investigador del Centro de Astrobiología, y Eva Villaver, Directora de la Oficina Espacio y Sociedad de la Agencia Espacial Española, y profesora de Investigación del Instituto de Astrofísica de Canarias.

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