IA Descubre Nuevo Tipo de Supernova por Colisión Estrella-Agujero Negro

Un descubrimiento astronómico innovador, posible gracias a un sistema de inteligencia artificial similar a un motor de recomendación de música, ha desvelado lo que podría ser una clase completamente nueva de supernova. Esta explosión celestial, observada en julio de 2023 y designada SN 2023zkd, parece ser la dramática desaparición de una estrella colosal que potencialmente intentaba engullir un agujero negro cercano.

La supernova fue detectada inicialmente por el Zwicky Transient Facility, un estudio exhaustivo del cielo que opera desde el Observatorio Palomar en California. Fundamentalmente, esta detección no fue accidental. La instalación de Zwicky fue dirigida específicamente al evento por un algoritmo avanzado llamado Lightcurve Anomaly Identification and Similarity Search (LAISS). Esta IA, notablemente modelada sobre los mismos principios que el sistema de recomendación de música de Spotify, sobresale en la búsqueda a través de vastas cantidades de datos astronómicos para identificar actividades inusuales en el cielo nocturno, de manera muy similar a cómo Spotify sugiere nuevas canciones basándose en los hábitos de escucha de un usuario.

La detección temprana de supernovas es primordial para los científicos que buscan comprender su ciclo de vida completo, desde su génesis explosiva hasta su eventual desvanecimiento. En este caso, LAISS marcó brillos inusuales en la firma de luz de la estrella meses antes de la explosión real, según los coautores principales del estudio, Alex Gagliano, investigador postdoctoral en el Institute For AI and Fundamental Interactions, y Ashley Villar, investigadora de supernovas y profesora asistente en el Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics. Esta alerta oportuna permitió a una red de grandes observatorios orientar sus instrumentos hacia el evento naciente, capturando un rico tapiz de datos a través de un amplio espectro de longitudes de onda de luz.

Los astrónomos han propuesto varias teorías sobre lo que ocurrió, pero la evidencia más convincente sugiere que SN 2023zkd resultó de una estrella masiva orbitando un agujero negro a unos 730 millones de años luz de la Tierra. A medida que estos dos cuerpos celestes se acercaban en espiral, la estrella fue sometida a inmensas fuerzas gravitacionales. La hipótesis predominante postula que la estrella, bajo este estrés extremo, intentó efectivamente absorber el agujero negro, lo que llevó a su explosión catastrófica. Si bien se consideró otra posibilidad, conocida como “espaguetificación” —donde la inmensa gravedad del agujero negro desgarra la estrella—, los datos recopilados no respaldan este escenario con tanta fuerza.

Un análisis posterior de la composición química de la estrella masiva reveló que no había desprendido todas sus capas exteriores antes de su desaparición. Este hallazgo sugiere una interacción más compleja y “desordenada” en los sistemas de estrellas binarias de lo que se suponía anteriormente, como señaló Gagliano. Comprender cómo las interacciones de los compañeros influyen en las explosiones de estrellas masivas sigue siendo un desafío significativo para los modelos astronómicos actuales. Si bien reconoce la rareza de tales eventos observados, Gagliano enfatizó que los datos indican fuertemente la participación de un sistema binario, lo que hace que una interacción estrella-agujero negro sea altamente probable.

El poder de LAISS radica en su capacidad para identificar valores atípicos estadísticos al comparar las propiedades de luz de los objetos celestes con una extensa base de datos de referencia de fenómenos conocidos. Cuando LAISS identifica un candidato prometedor, un bot automatizado alerta a los astrónomos a través de un canal de mensajería dedicado, facilitando la investigación rápida de los descubrimientos más convincentes e inusuales.

El patrón de luz de SN 2023zkd en sí mismo resultó ser muy inusual. Inicialmente, brilló como una supernova típica antes de atenuarse. Sin embargo, luego volvió a brillar, atrayendo una atención significativa. Datos de archivo revelaron además un comportamiento peculiar previo a la explosión: la estrella, que había mantenido un brillo constante durante un período prolongado, había crecido gradualmente más brillante durante los cuatro años anteriores a su explosión. Los científicos teorizan que este brillo previo a la explosión se originó a partir del exceso de material que la estrella estaba desprendiendo. Los picos subsiguientes de brillo después de la explosión probablemente ocurrieron a medida que la onda de choque de la supernova colisionó sucesivamente con gas de menor densidad y luego con una densa nube de polvo en el entorno circundante.

La presencia de un agujero negro se infirió no solo de la intrincada estructura del gas y el polvo circundantes, sino también del peculiar brillo estelar observado en los años previos a la explosión. Sin la ayuda de LAISS, estas cruciales firmas tempranas del disco circundante y el compañero de agujero negro probablemente se habrían pasado por alto. Los sistemas de IA como LAISS son cada vez más indispensables, lo que permite a los astrónomos descubrir consistentemente explosiones raras y rastrear sus orígenes sin depender del azar. Los hallazgos de esta innovadora investigación se publicaron formalmente el 13 de agosto en The Astrophysical Journal.