En los tiempos antiguos, el firmamento sorprendía de vez en cuando a los seres humanos mostrando una estrella nueva, una “nova”, que ponía en jaque la creencia de la inmutabilidad de los cielos. Eran sucesos esporádicos, impredecibles, que podían surgir en cualquier momento y lugar del firmamento. Ahora, el estudio de aquellos fenómenos ha permitido descubrir que algunas novas tienen comportamientos recurrentes y aumentan su brillo de forma espectacular cada cierto tiempo. La mayoría de estas “novas simbióticas”, como se conocen en astronomía, sufren explosiones se repiten en periodos de centenares o miles de años, pero unas pocas siguen ciclos más cortos, compatibles con la vida humana. Se conocen apenas una decena de estas “novas recurrentes” y una de ellas, denominada RS Ophiuchi, es la protagonista en este programa de Hablando con Científicos.

Capturar el momento en el que RS Ophiuchi estallaba liberando una enorme cantidad de energía era un acontecimiento esperado desde hace más de 15 años por los científicos, entre ellos, nuestros invitados, Ruben López Coto, Investigador Fellini en el Instituto de Física Nuclear de Padova, Italia, y a Alicia López Oramas, investigadora del Instituto de Astrofísica de Canarias en el Grupo de Astropartículas.

Alicia y Rubén pertenecen a la corporación MAGIC y, junto a un nutrido grupo internacional de investigadores, han dado a conocer el resultado de las observaciones de RS Ophiuchi en la revista Nature Astronomy.

El firmamento es muy extenso y la cantidad de objetos a observar es tan grande que muchísimos acontecimientos se perderían si no fuera por miles de aficionados a la astronomía que pasan sus noches escrutando los cielos. El 8 de agosto de 2021, uno de esos aficionados, el brasileño Alexandre Amorim, observaba con su telescopio una región de la constelación de Ofiuco. Para su sorpresa una estrella que normalmente tiene una magnitud 12, es decir, imposible de ver a simple vista, comenzó a aumentar de brillo rápidamente. En poco tiempo, se convirtió en una estrella brillante, visible a ojo desnudo. No fue el único en observar el fenómeno, otros miembros de la Asociación Americana de Estrellas Variables (AAVSO) también lo vieron y dieron la alarma a la comunidad científica.

Para cazadores de estrellas variables como Amorim y para los investigadores como Rubén López-Coto y Alicia López Oramas, RS Ophouchi era una vieja conocida. Durante más de un siglo se han ido observando sus explosiones de energía. El primer estallido del que se tienen datos fue observado en 1898 y desde entonces ha experimentado repentinos aumentos de brillo en 1933, 1958,1967, 1985 y 2006. Un cálculo fácil revela una periodicidad media de 14,7 años, por esa razón se esperaba un nuevo estallido de un momento a otro en 2021, aunque, por supuesto, nadie podía conocer el momento exacto en el que sucedería.

Una nova recurrente como RS Ophiuchi está formada en realidad por dos estrellas, una, la que sufre esas bruscas erupciones, es una enana blanca, es decir, el remanente estelar que deja una estrella del tipo solar cuando ha consumido todo su combustible nuclear y sufre una contracción tal que puede albergar una masa semejante a la del Sol en un objeto del tamaño de la Tierra. El otro componente es una gigante roja, es decir una estrella que tras consumir su combustible expulsa sus capas externas aumentando enormemente su tamaño. Como ambas estrellas están muy cerca, el material eyectado por la gigante roja va siendo recogido por la enana blanca compañera. Ese material se va acumulando en la capa externa de la estrella que va aumentando paulatinamente su masa, hasta que, como si de un geiser astronómico se tratara, la estrella estalla liberando una enorme cantidad de energía. Así es cómo, cada 15 años aproximadamente, se acumula suficiente material de la gigante roja en la superficie de la enana blanca como para producir una explosión termonuclear.

Los arrebatos de una nova suelen durar semanas o meses y se repiten una y otra vez con una frecuencia que depende de las masas de las estrellas que componen el sistema y de la capacidad para intercambiar materia entre ellas.

La detección del estallido de agosto de 2021 puso en alerta a los astrónomos profesionales y éstos apuntaron sus instrumentos rápidamente hacia RS Ophiuchi. En órbita, el telescopio espacial Fermi, detectó la llegada de rayos gamma ópticos y de alta energía. En tierra, los miembros de la corporación MAGIC, entre los que se encuentran Alicia López Oramas y Rubén López-Coto, , también se unieron a la observación.

MAGIC comenzó las observaciones de RS Ophiuchi el 9 de agosto de 2021 a las 22:27 UT, es decir, aproximadamente 1 día después de las primeras detecciones. MAGIC está formado por dos telescopios reflectores de 17 metros de diámetro cada uno, situados a 2.200 metros sobre el nivel del mar en la isla canaria de La Palma. MAGIC detecta rayos gamma de muy alta energía estudiando la cascada de partículas que estos generan a la entrada en la atmósfera terrestre. Así, aquel día de agosto de 2021, MAGIC captó la emisión de rayos gamma de muy alta energía procedente de RS Ophiuchi.

Los datos obtenidos por el telescopio espacial Fermi y MAGIC han sido estudiados por los científicos y éstos interpretan que durante la explosión se generaron electrones y protones acelerados que al chocar con la materia eyectada por la gigante roja creó una onda de choque que fue el origen de los rayos gamma detectados.

Os invito a escuchar a Ruben López Coto, Investigadore Fellini en el Instituto de Física Nuclear de Padova, Italia, y a Alicia López Oramas, investigadora del Instituto de Astrofísica de Canarias en el Grupo de Astropartículas.

Referencias:
Acciari, V.A., Ansoldi, S., Antonelli, L.A. et al. Proton acceleration in thermonuclear nova explosions revealed by gamma rays. Nat Astron (2022). https://doi.org/10.1038/s41550-022-01640-z