[:en]Cosmic explosion puzzles astronomers[:es]Explosión cósmica sorprende a astrónomos[:]

[:en]A mysterious flash of X-rays had been discovered by NASA’s Chandra X-ray Observatory. This source likely comes from some sort of destructive event never seen before.

The X-ray source, located in a region of the sky known as the Chandra Deep Field-South (CDF-S), has remarkable properties. Prior to October 2014, this source was not detected in X-rays, but then it erupted and became at least 1,000 brighter in a few hours. After about a day, the source had faded completely below the sensitivity of Chandra.

Thousands of hours of legacy data from the Hubble and Spitzer Space Telescopes helped determine that the event came from a faint, small galaxy about 10.7 billion light years from Earth. For a few minutes, the X-ray source produced a thousand times more energy than all the stars in this galaxy.

“Ever since discovering this source, we’ve been struggling to understand its origin,” said Franz Bauer of the Pontifical Catholic University of Chile and Millennium Institute of Astrophysics researcher. “It’s like we have a jigsaw puzzle but we don’t have all of the pieces.”

About those three possibilities

Two of the three main possibilities to explain the X-ray source invoke gamma-ray burst (GRB) events. GRBs are jetted explosions triggered either by the collapse of a massive star or by the merger of a neutron star with another neutron star or a black hole. If the jet is pointing towards the Earth, a burst of gamma-rays is detected. As the jet expands, it loses energy and produces weaker, more isotropic radiation at X-ray and other wavelengths.

Possible explanations for the CDF-S X-ray source, according to the researchers, are a GRB that is not pointed toward Earth, or a GRB that lies beyond the small galaxy. A third possibility is that a medium-sized black hole shredded a white dwarf star.

“None of these ideas fits the data perfectly,” said co-author Ezequiel Treister, also of the Pontifical Catholic University, “but then again, we’ve rarely if ever seen any of the proposed possibilities in actual data, so we don’t understand them well at all.”

The mysterious X-ray source was not seen during the two and a half months of exposure time Chandra has observed the CDF-S region, which has been spread out over the past 17 years. Moreover, no similar events have yet to be found in Chandra observations of other parts of the sky.

“We may have observed a completely new type of cataclysmic event,” said co-author Kevin Schawinski, of ETH Zurich in Switzerland. “Whatever it is, a lot more observations are needed to work out what we’re seeing.”

Additional highly targeted searches through the Chandra archive and those of ESA’s XMM-Newton and NASA’s Swift satellite may uncover more examples of this type of variable object that have until now gone unnoticed. Future X-ray observations by Chandra and other X-ray telescopes may also reveal the same phenomenon from other objects.

If the X-ray source is caused by a GRB triggered by the merger of a neutron star with a black hole or another neutron star, then gravitational waves would also have been produced. If such an event were to occur closer to Earth, it may be detectable with the Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO).

A paper describing this result appears in the June 2017 issue of the Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, but the study is now available at https://arxiv.org/abs/1702.04422.

 [:es]Una inusual emisión de rayos cósmicos fue detectada por el telescopio espacial Chandra de la NASA. La fuente sería un evento destructivo nunca antes detectado.

En la región del cielo conocida como Campo Profundo de Chandra del Sur (CDF-S) se descubrió una explosión de rayos X con propiedades sorprendentes. Antes de octubre de 2014 nunca se había detectado una emisión de aquel tipo en dicha zona. Sin embargo, inesperadamente se produjo una erupción que la volvió más de mil veces más brillante en unas pocas horas. Después de casi un día, la fuente desapareció completamente para nunca más ser detectada.

Luego de este evento, miles de horas en los telescopios más poderosos del mundo, incluyendo los observatorios instalados en Chile Gemini Sur y VLT, y los telescopios espaciales Hubble y Spitzer, fueron utilizados para tratar de identificar esta liberación de energía. Finalmente, se logró determinar que dicha emisión provino de una pequeña galaxia a unos 10.700 millones de años luz de la Tierra. Por unos pocos minutos, el acontecimiento produjo miles de veces más energía que todas las estrellas en esa galaxia.

“Desde que descubrimos esta fuente, hemos buscado desesperadamente entender su origen”, dijo Franz Bauer de la Pontificia Universidad Católica de Chile e investigador asociado del Instituto Milenio de Astrofísica y del Centro de Astrofísica CATA. “Es como armar un gigantesco rompecabezas al que le faltan piezas”.

Las tres posibilidades

Existen tres potenciales causas para un acontecimiento de estas características: dos de ellas se basan en explosiones de rayos Gamma (gamma-ray burst o GRB), las que pueden ser provocados ya sea por el colapso de estrellas masivas o por la colisión de dos estrellas de neutrones o de una de estas con un agujero negro. Este choque puede generar un chorro de radiación de altas energías, llamado jet, que cuando apunta directamente hacia nuestro planeta es detectado como una explosión en rayos gama.

En este caso, las posibles explicaciones para la explosión en rayos X detectada en el CDF-S de acuerdo a los investigadores incluyen un GRB que no esté apuntando directamente a la Tierra o que haya ocurrido detrás de la pequeña galaxia, o una colisión entre un agujero negro y una estrella del tipo enana blanca que finalmente destruye a esta última.

“Ninguna de estas ideas explica perfectamente lo que observamos”, explica Ezequiel Treister, académico del Instituto de Astrofísica UC y co-autor de la investigación. “Nunca habíamos visto un evento de este tipo, por lo que todavía no podemos descifrarlo completamente”.

La misteriosa fuente de rayos X no fue detectada durante los dos meses y medio de tiempo de exposición que Chandra ha observado la región CDF-S, la cual ha estado hace ya 17 años. Más aún, ningún evento similar fue visto por este telescopio espacial en ninguna otra parte del cielo.

“Quizás hemos observado un nuevo tipo de evento cataclísmico”, explica el Dr. Kevin Schawinski, del instituto ETH de Zúrich en Suiza y co-investigador en este trabajo. “Sea lo que sea, necesitamos muchas más observaciones para poder explicar lo que vimos.”

Es posible que nuevas búsquedas exhaustivas, tanto con Chandra como con el satélite europeo XMM-Newton o la misión Swift de la NASA, revelen otros ejemplos de este tipo de objetos variables que han pasado desapercibidos hasta ahora. En los próximos años, Chandra y otros telescopios de rayos X podrían ser capaces de detectar este mismo tipo fenómeno en otros objetos.

Además, si esta fuente está relacionada con un GRB causado por el choque de una estrella de neutrones con otra o un agujero negro, también debe producir ondas gravitacionales. Si uno de estos eventos ocurre más cerca de la Tierra, podrá ser entonces detectado por el observatorio de ondas gravitacionales LIGO.

El artículo que describe esta investigación aparecerá en el mes junio en la revista científica Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, pero los resultados ya están disponible en la siguiente dirección web https://arxiv.org/abs/1702.04422.

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