Transitorios nucleares extremos: la nueva clase de explosiones cósmicas que eclipsa a las supernovas
Una estrella masiva se acerca demasiado a un agujero negro supermasivo. Lo que sigue no es una explosión cualquiera, sino el estallido más energético jamás visto en el universo.
Por Enrique Coperías
Una desafortunada estrella masiva se acerca a un agujero negro supermasivo. Cortesía: University of Hawaiʻi
Un equipo internacional de astrónomos ha identificado lo que podrían ser los eventos más energéticos jamás observados en el universo. Se trata de una nueva clase de fenómenos astrofísicos, bautizados como transitorios nucleares extremos (o ENT, por sus siglas en inglés), cuya potencia y duración superan con creces a cualquier supernova conocida o evento de disrupción estelar previamente registrado.
El hallazgo, liderado por científicos del Instituto de Astronomía (IfA) de la Universidad de Hawái y publicado en la revista Science Advances, representa un avance crucial para la comprensión de los agujeros negros supermasivos y el destino final de las estrellas más grandes.
A diferencia de las explosiones estelares tradicionales, los ENT no marcan el colapso de una estrella al final de su vida, sino su desgarrador destino al pasar demasiado cerca de un agujero negro supermasivo. En estos casos, las fuerzas gravitacionales extremas del agujero negro desintegran completamente a la estrella, generando una violenta liberación de energía que puede verse desde miles de millones de años luz de distancia.
¿Qué son los transitorios nucleares extremos (ENT)?
Aunque los astrónomos han observado durante más de una década eventos conocidos como disrupciones por marea (TDE), en los que estrellas más pequeñas son destruidas por agujeros negros, los transitorios nucleares extremos son algo mucho más colosal.
«Hemos observado estrellas siendo destrozadas en TDE, pero estos transitorios nucleares extremos son bestias distintas, que alcanzan brillos casi diez veces superiores a lo que normalmente vemos —explica Jason Hinkle, autor principal del estudio del IfA. Y añade—: “Y no solo son más brillantes que los TDE comunes, sino que se mantienen luminosos durante años, superando por mucho la energía de incluso las supernovas más brillantes».
Uno de estos eventos, llamado Gaia18cdj, se convirtió en el fenómeno transitorio más energético jamás registrado: emitió hasta veinticinco veces más energía que la supernova más potente conocida. Su curva de luz, suave y sostenida, mostró un pico de luminosidad de 7 × 10⁴⁵ erg/s.
En comparación, mientras una supernova típica libera en un año la energía que el Sol emitiría a lo largo de toda su vida (unos 10.000 millones de años), un ENT como Gaia18cdj emite el equivalente a cien soles... ¡en solo un año!
Un nuevo tipo de fenómeno astrofísico extremo
Hinkle descubrió los primeros ENT mientras realizaba una búsqueda sistemática en bases de datos de monitoreo del cielo, como el proyecto europeo Gaia, una misión espacial de la Agencia Espacial Europea (ESA) lanzada en 2013 con el objetivo de crear el mapa tridimensional más preciso de nuestra galaxia, la Vía Láctea.
El objetivo de Hinkle era encontrar destellos inusualmente duraderos en el núcleo de galaxias lejanas. «Gaia no te dice qué es lo que ha cambiado, solo que algo cambió en brillo —señala este astrónomo. Y añade—: Pero cuando vi estas curvas de luz suaves y de larga duración en el centro de galaxias distantes, supe que estábamos ante algo especial».
Dos de estos eventos —Gaia16aaw y Gaia18cdj— fueron identificados en datos de Gaia. Un tercero, AT2021lwx, fue descubierto de forma independiente por la instalación de búsqueda Zwicky Transient Facility, en California. La combinación de estos casos, todos compartiendo propiedades similares, sugiere que los ENT constituyen una clase distinta de fenómenos astrofísicos extremos.
Capturar la historia completa de estos eventos requirió años de observación continua, con apoyo de telescopios como el sistema ATLAS de Hawái, el observatorio W. M. Keck, también instalado en esta isla, y otros instrumentos repartidos por todo el mundo. Gracias a este esfuerzo coordinado, el equipo pudo analizar la evolución de estos flujos de energía a través del espectro electromagnético: desde rayos X hasta infrarrojo, pasando por luz óptica y ultravioleta.
Alrededor del agujero negro se forma un disco de acreción que impulsa una ENT nuclear transitoria extrema. Cortesía: Cortesía: University of Hawaiʻi
¿Por qué no son supernovas ni AGN?
Descartar otras explicaciones fue parte esencial del trabajo. Las supernovas fueron rápidamente eliminadas de la ecuación: los ENT son demasiado luminosos y demasiado persistentes como para encajar en ningún modelo conocido de explosión estelar. Tampoco encajan con la variabilidad típica de los núcleos galácticos activos (AGN), que tienden a mostrar fluctuaciones erráticas, no las suaves curvas de luz que caracterizan a los ENT.
«La energía emitida por estos eventos y su perfil de evolución temporal apuntan a una fuente muy específica: la acreción de material estelar por un agujero negro supermasivo», explica Hinkle.
Este proceso —la digestión gravitacional de una estrella masiva— permite que la materia forme un disco de acreción caliente alrededor del agujero negro, liberando enormes cantidades de energía a medida que cae. En los ENT, los agujeros negros involucrados tienen masas estimadas de hasta 100 millones de veces la del Sol, y las estrellas que se acercan demasiado pueden tener entre tres y diez veces la masa solar.
Los ENT no encajan con ningún tipo de evento estelar conocido. Solo pueden explicarse mediante el proceso de acreción de estrellas masivas por agujeros negros supermasivos, una versión potenciada de los TDE clásicos.
Un nuevo laboratorio para el estudio de los agujeros negros
La importancia de estos eventos no se limita a su espectacularidad. Según Benjamin Shappee, coautor del estudio y profesor asociado en el IfA, los transitorios nucleares extremos podrían convertirse en una herramienta clave para estudiar los agujeros negros supermasivos en galaxias lejanas.
«Debido a que son tan brillantes, podemos verlos a través de distancias cósmicas enormes. Y en astronomía, ver lejos es ver atrás en el tiempo», explica Shappee.
Esto significa que los ENT ofrecen una ventana única al universo primitivo, cuando las galaxias formaban estrellas y alimentaban a sus agujeros negros centrales con una intensidad mucho mayor que la actual. En concreto, los transitorios nucleares extremos observados se encuentran a un redshift de z ~ 1, es decir, en una época en la que el universo tenía aproximadamente la mitad de su edad actual.
Un Eco infrarrojo nos indica que un toroide polvoriento rodea el agujero negro central y el disco de acreción recién formado. Cortesía: University of Hawaiʻi
Raros y valiosos: los ENT como faros del universo primitivo
Además, los entornos galácticos donde se producen estos eventos son también muy particulares. Las galaxias anfitrionas de Gaia16aaw y Gaia18cdj tienen altas tasas de formación estelar y grandes cantidades de polvo en sus núcleos, lo que sugiere una actividad galáctica intensa que podría favorecer estos encuentros fatales entre estrellas y agujeros negros.
Incluso cuando no hay una AGN activa presente, las señales de emisiones pasadas en rayos X o en líneas espectrales indican que estos agujeros negros han estado activos en el pasado reciente.
A pesar de su espectacularidad, los ENT son increíblemente escasos. Se estima que ocurren al menos 10 millones de veces menos que las supernovas. Esto hace que su detección dependa de programas de observación astronómica constantes y de largo plazo, capaces de vigilar grandes áreas del cielo con suficiente sensibilidad.
El futuro: Vera Rubin, Roman y la era de los ENT
Afortunadamente, el futuro es prometedor. Proyectos como el Observatorio Vera C. Rubin, con su ambicioso Legacy Survey of Space and Time (LSST), y el Telescopio Espacial Nancy Grace Roman de la NASA, permitirán identificar cientos o incluso miles de nuevos transitorios nucleares extremos en los próximos años.
Gracias a ellos, podremos cartografiar cómo crecen los agujeros negros en los centros de galaxias y cómo interactúan con su entorno estelar.
«Estos transitorios nucleares extremos no solo marcan el final dramático de una estrella masiva —dice Hinkle. Y concluye—: También iluminan los procesos responsables de hacer crecer los agujeros negros más grandes del universo».
En otras palabras, estos eventos no solo son fuegos artificiales cósmicos de proporciones inauditas: son mensajes que nos llegan desde los confines del espacio-tiempo, cargados de información sobre cómo evolucionaron las galaxias y sus colosales corazones gravitacionales. Gracias a ellos, la astronomía contemporánea da un paso más hacia la comprensión de los mecanismos más extremos y fascinantes del cosmos. ▪️
Información facilitada por la Universidad de Hawái en Mānoa
Fuente: Jason T. Hinkle et al. The most energetic transients: Tidal disruptions of high-mass stars. Science Advances (2025). DOI: 10.1126/sciadv.adt0074
