Estaban en los registros del observatorio espacial Chandra, pero habían quedado fuera de buena parte de las búsquedas tradicionales. Un equipo de astrónomos identificó 84 fuentes en seis galaxias cercanas que concentran casi toda su emisión observable en rayos X de muy baja energía. El estudio, publicado en Nature Astronomy, las reúne en una nueva clase observacional, aunque todavía no está claro qué objetos producen esa señal.

Los científicos las denominaron hypersoft X-ray sources (HSS), o fuentes de rayos X hipersuaves. La categoría describe una característica común y no implica que las 84 tengan necesariamente el mismo origen. Entre las posibilidades aparecen enanas blancas, estrellas de neutrones y agujeros negros que reciben materia de una estrella compañera.

La investigación fue encabezada por Mustafa Muhibullah, de la Universidad de Alabama, junto con Jimmy A. Irwin y Rosanne Di Stefano, del Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian. Para encontrarlas no necesitaron un nuevo telescopio: revisaron observaciones de archivo de Chandra y concentraron la búsqueda en una franja del espectro poco explorada. Allí apareció un conjunto de objetos que hasta ahora no había sido analizado como una población diferenciada.

Una señal en el límite de Chandra

Los objetos aparecen principalmente entre 0,15 y 0,3 kiloelectronvoltios, justo en el extremo de menor energía que puede registrar Chandra. Por encima de ese nivel, la señal prácticamente desaparece, a diferencia de muchas binarias conocidas que continúan emitiendo rayos X más energéticos. Esa característica hizo que quedaran fuera de numerosos relevamientos anteriores.

Los modelos indican que Chandra probablemente esté captando apenas una parte de su emisión. Buena parte de la energía podría encontrarse en el ultravioleta extremo, una región situada entre el ultravioleta y los rayos X que resulta muy difícil de estudiar. El hidrógeno y el helio interestelar absorben gran parte de esa radiación antes de que alcance los instrumentos.

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Aun así, algunas fuentes alcanzan luminosidades cercanas a 10^38 ergios por segundo dentro de la estrecha banda que Chandra logra registrar. Si el máximo de la emisión se encuentra realmente en el ultravioleta extremo, la potencia total sería bastante mayor. Muhibullah señaló que una de las sorpresas fue encontrar objetos capaces de ser tan luminosos pese a resultar difíciles de detectar.

Aparecieron en seis galaxias distintas

Las detecciones se distribuyen entre Andrómeda, también conocida como M31; M101; NGC 3115; NGC 3379; NGC 4472 y NGC 4697. El grupo incluye galaxias espirales con regiones activas de formación estelar y otras dominadas por estrellas mucho más antiguas. Que aparezcan en ambientes tan distintos hace pensar que no todos tienen el mismo origen.

En M101, por ejemplo, varias detecciones aparecen cerca de los brazos espirales, donde abundan estrellas jóvenes. En las galaxias elípticas, en cambio, predominan poblaciones estelares envejecidas. Encontrar la misma firma de rayos X en ambos ambientes abre la posibilidad de que intervenga más de un mecanismo físico.

Los científicos también buscaron descartar fallas instrumentales o fuentes lejanas proyectadas por casualidad sobre esas galaxias. Muchos de los objetos volvieron a aparecer en la misma posición durante observaciones realizadas en distintos momentos y algunos también fueron registrados por el observatorio XMM-Newton. Los autores estimaron además que menos del 3% podría corresponder a fuentes de fondo sin relación con las galaxias estudiadas.

Una posible pista sobre ciertas supernovas

Una de las hipótesis involucra a las enanas blancas, los restos compactos que quedan después de la muerte de estrellas similares al Sol. Cuando forman parte de un sistema binario pueden extraer materia de una estrella compañera y aumentar su temperatura y masa. En determinadas condiciones, ese proceso puede terminar en una supernova tipo Ia.

Estas explosiones tienen especial importancia para la astronomía porque permiten medir grandes distancias y estudiar la expansión del Universo. Sin embargo, todavía existe incertidumbre sobre todos los sistemas capaces de originarlas y sobre la escasez de enanas blancas observadas en algunas de las etapas previas que predicen los modelos. Si parte de esa energía se emite en el ultravioleta extremo, algunos de esos objetos podrían haber permanecido ocultos.

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Eso no significa que los 84 casos vayan a convertirse en supernovas. Algunas de las detecciones menos luminosas observadas en Andrómeda coinciden con novas conocidas, mientras otras podrían corresponder a objetos completamente diferentes. Los astrónomos quieren saber ahora si algunas de estas fuentes son las enanas blancas que los modelos esperan encontrar antes de ciertas supernovas tipo Ia.

También podrían influir sobre el gas de las galaxias

La radiación ultravioleta extrema tiene suficiente energía para ionizar átomos del medio interestelar. Algunas galaxias presentan niveles de ionización que no siempre pueden explicarse únicamente a partir de las estrellas calientes conocidas. Si estas fuentes son numerosas, podrían aportar parte de la energía necesaria para producir ese efecto.

Todavía falta establecer cuántas existen realmente y qué proporción corresponde a cada tipo de objeto. Los 84 casos identificados no necesariamente representan el tamaño total de la población, ya que Chandra tiene una sensibilidad limitada precisamente en la franja donde aparecen. Esa capacidad también se redujo con los años por la acumulación de contaminación sobre sus detectores.

Los próximos estudios buscarán analizar cada caso con mayor detalle y combinar observaciones ultravioletas con mediciones de rayos X tomadas en períodos cercanos. Esos datos permitirán estimar mejor sus temperaturas y determinar si detrás de las detecciones hay enanas blancas, estrellas de neutrones, agujeros negros o una combinación de varios tipos de objetos.

DCQ