Imagen del radiocírculo extraño ORC J2103-6200 por el telescopio MeerKAT superpuesta a una imagen óptica del Dark Energy Survey.(Crédito de la imagen: Jayanne English (U. Manitoba))
Un misterioso anillo de luz de radio podría haber sido creado por un tipo de estrella masiva con un poderoso viento de radiación que sopla sus capas exteriores, según los astrónomos que hicieron el descubrimiento con el radiotelescopio MeerKAT en Sudáfrica.
En 2019, unos astrónomos que realizaban un estudio con el telescopio Australian Square Kilometer Array Pathfinder, o ASKAP, observaron varios anillos extraños de luz de radio, indetectables en cualquier otra longitud de onda de luz y sin fuente evidente. Los astrónomos los denominaron «radiocírculos extraños» (ORC, por sus siglas en inglés).
Actualmente sólo se conocen unos pocos, pero ahora se ha descubierto un nuevo ORC que rompe todas las reglas.
ASKAP es un precursor tecnológico del Square Kilometer Array (SKA), que será un gigantesco conjunto de antenas y antenas de radio repartidas entre Australia y Sudáfrica. Por eso es lógico que Sudáfrica también tenga su propio observatorio precursor del SKA: el MeerKAT, originalmente Karou Radio Telescope, situado en el Parque Nacional Meerkat.
Fue en observaciones realizadas con MeerKAT en noviembre de 2022 cuando astrónomos dirigidos por Cristóbal Bordiu, del Observatorio de Catania (Italia), divisaron algo fuera de lo común. Era un ORC, pero no está donde se supone que debería estar.
Antes de este descubrimiento, todos los ORC anteriores se habían encontrado en latitudes galácticas altas. En otras palabras, se encuentran muy por encima del plano de nuestra Vía Láctea, lo que significa que, o bien están muy cerca de nosotros dentro de nuestra galaxia, o bien son extragalácticos. De hecho, varios ORC contienen una galaxia en el centro del anillo, y se cree que esos ORC se produjeron por un estallido de esa galaxia, tal vez por un estallido estelar que dio lugar a muchas supernovas, o por una fusión entre dos agujeros negros supermasivos que dio lugar a un pulso de energía.
Sin embargo, este nuevo ORC se encuentra a tan sólo seis grados por encima del plano de nuestra galaxia, en la Vía Láctea tal y como se presenta en el cielo. Además, desde nuestro punto de vista, parece estar bastante cerca del centro galáctico. Sin embargo, podría tratarse de una mera coincidencia: podría estar mucho más cerca o mucho más lejos que el centro de nuestra galaxia, que se encuentra a 26.000 años luz.
El ORC, catalogado como J1802-3353, ha sido apodado Kýklos por sus descubridores, palabra que significa círculo en griego. Kýklos abarca 80 segundos de arco en el cielo (un segundo de arco equivale a 1/3.600 de grado). El anillo en sí sólo se ve en longitudes de onda de radio, donde es tenue, irregular, delgado (sólo 6 segundos de arco de grosor) y casi un círculo perfecto. Su espectro de radio es sorprendentemente plano, lo que significa que no presenta ninguna línea espectral destacable, a diferencia de los ORC anteriores.
El equipo de Bordiu se dio cuenta de que este ORC podría ser algo nuevo, pero antes de poder determinarlo, tenían que descartar las demás posibilidades.
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MeerKAT de Kýklos (J1802-3353) en UHF (izquierda) y banda L (derecha), a frecuencias de referencia de 815 y 1283 MHz. (Crédito de la imagen: Bordiu et al, 2024)
La misión Gaia de la Agencia Espacial Europea ha catalogado tres galaxias que se encuentran dentro de Kýklos en el cielo. Una galaxia en concreto se encuentra a tan solo 3 segundos de arco del centro del anillo, pero si Kýklos fue producido por esta galaxia, explicar por qué tiene un espectro tan plano en comparación con otros ORC conectados a galaxias sería todo un reto.
Si Kýklos no es extragaláctico, debe encontrarse en nuestra Vía Láctea, lo que sugiere un origen estelar. Los restos de supernova suelen ser estructuras nebulares redondas producidas por la onda expansiva de una estrella en explosión que choca con el gas y el polvo del medio interestelar.
Sin embargo, los restos de supernova también suelen producir rayos X, y no se han detectado rayos X procedentes de Kýklos. Aunque desde nuestro punto de vista se han detectado varios púlsares, que son estrellas de neutrones giratorias creadas por algunas supernovas, dentro del anillo, no disponemos de información sobre su distancia para saber si están conectados al anillo o si su ubicación es una mera coincidencia de la línea de visión.
Quizá Kýklos sea una nebulosa planetaria, que es la envoltura desechada de una estrella moribunda similar al Sol. Si Kýklos fuera una nebulosa planetaria, tendría que ser anormalmente grande o estar muy cerca de nosotros para aparecer en el cielo con una anchura de 80 segundos de arco. (A modo de comparación, posiblemente la nebulosa planetaria más famosa sea la Nebulosa del Anillo en la constelación de Lyra, que tiene 230 segundos de arco de ancho a una distancia de 2.200 años luz). Sin embargo, una nebulosa planetaria produce emisión óptica, concretamente en luz hidrógeno-alfa, pero no se ha detectado tal luz.
En cambio, tal vez el anillo haya sido producido por una estrella masiva e inestable, concretamente una estrella Wolf-Rayet. Como una estrella Wolf-Rayet es tan masiva, es capaz de generar un potente viento de radiación que sopla sus capas exteriores hacia el espacio, reduciendo su masa y haciéndola más estable. Las estrellas Wolf-Rayet se reconocen a menudo por la nebulosa que expulsan o por su composición: con su envoltura de hidrógeno a la deriva, quedan expuestos los elementos más pesados, como el helio y el oxígeno, de sus capas más profundas.
Aunque no se aprecia ninguna nebulosa Wolf-Rayet dentro de Kýklos, esto no es un problema, ya que el rápido viento de radiación de una estrella Wolf-Rayet destruye rápidamente la nebulosa polvorienta cercana a ella. El polvo más frío que se encuentra más lejos sobreviviría e irradiaría a 24 micras, pero el equipo de Bordiu señala que no hay datos disponibles en esta longitud de onda para poder decir si este polvo más frío está presente o no. Sin embargo, hay otras pruebas que apoyan la hipótesis de la estrella Wolf-Rayet, que es el espectro plano muy típico de este tipo de estrellas que desprenden masa.
«Basándonos en los limitados datos disponibles actualmente, las características morfológicas y espectrales de Kýklos parecen más coherentes con las de una concha Wolf-Rayet», escribió el equipo de Bordiu en su artículo de investigación.
Es cierto que aún no se ha identificado una estrella Wolf-Rayet en el interior de Kýklos. Hay una estrella brillante, HD 164455, pero no es una estrella Wolf-Rayet. Gaia ha identificado otras tres candidatas estelares, incluida una estrella azulada que se encuentra a 24.500 años luz de nosotros. Si ésta es la fuente de Kýklos, a esa distancia el anillo tendría unos 10 años luz de diámetro. Sin embargo, no hay datos espectrales sobre esta estrella que permitan saber si se trata de una estrella Wolf-Rayet o no.
El siguiente paso, por tanto, será hacer un seguimiento con el telescopio espacial James Webb y obtener esos datos para, potencialmente, resolver el misterio de Kýklos.
Los resultados han sido aceptados para su publicación en la revista Astronomy & Astrophysics, y una versión preliminar está disponible en arXiv.
