Estudian Transientes Rápidos en Rayos X: clave para comprender fenómenos extremos del universo

Dos reconocimientos recibió el doctor del Instituto de Astrofísica UC Jonathan Quirola: el premio Tesis para Ciencias Naturales del año en 2023 en la Universidad Católica y, recientemente, la Fellowship Gruber, beca Internacional que otorga la Fundación Gruber, por su destacado desempeño como investigador postdoctoral en la Universidad de Radboud, en Países Bajos.

Ambas distinciones tienen un denominador común: se deben su aporte al estudio de los “Fast X-ray Transients” (Transientes Rápidos en Rayos X).

¿Y qué son?

El físico de origen ecuatoriano lo explica en simple: “En general, los objetos astronómicos evolucionan y cambian con el tiempo en diferentes escalas temporales. Eso lo podemos ver en el cambio del brillo de algunas estrellas que observamos en el cielo, donde su luz varía en escalas temporales de semanas o incluso meses. Este tipo de fenómenos se suelen llamar objetos transitorios. El mejor ejemplo para este tipo de eventos son las supernovas, la etapa final de la evolución de estrellas muy masivas. Para los astrónomos, esto ha sido muy familiar en el óptico, es decir en el rango de la luz en la que trabajan nuestros ojos”.

Y agrega: “Sin embargo, los eventos transitorios rápidos en rayos-X (el mismo tipo de luz que usamos para hacernos una radiografía) han sido poco estudiados. Los transitorios rápidos en rayos X son eventos que ocurren aleatoriamente en el cielo, y que emiten rayos-X de manera súbita y por un período muy corto de tiempo (minutos y horas). Estos eventos pueden durar desde unos pocos segundos hasta varios minutos”.

¿Cuál es su importancia y por qué es importante estudiarlos? Como explica el investigador: “Los astrónomos estudian estos transitorios rápidos en rayos-X para aprender más sobre los fenómenos extremos del universo y las procesos físicos que actúan en estos objetos. Estos fenómenos podrían estar involucrados con diferentes tipos de objetos, por ejemplo pueden ocurrir debido a la explosión de estrellas masivas, o cuando un agujero negro destruye una estrella muy particular llamada enana blancas. Por lo tanto, estos objetos son muy importantes ya que potencialmente estarían conectados con diferentes objetos astronómicos, así como diferentes procesos físicos”.

La tesis que marcó el camino

¿Cómo fue que Jonathan se interesó en estudiar los Fast X-ray Transients o FXTs? Todo comenzó cuando eligió su área de estudio para su tesis doctoral en la UC, para obtener el grado de doctor en Astrofísica, hace seis años. “Mi investigación estuvo enfocada en buscar estos objetos en registros del observatorio de Rayos X- Chandra, tomados durante dos décadas. La idea surge por dos eventos descubiertos previamente por el profesor Franz Bauer, quien fue mi supervisor de tesis, y que sirvieron como fundamento para esta investigación. A partir de ahí, mi trabajo fue identificar nuevos objetos transitorios, caracterizarlos y encontrar potenciales explicaciones a sus propiedades”, detalla el investigador.

Entre sus logros destacan haber realizado la primera búsqueda sistemática de FXTs (detalle de resultados), los que por su aporte a la comprensión de la Astronomía le valieron recibir el premio a la mejor “Tesis para Ciencias Naturales del año 2023”, de la Universidad Católica. “Fue algo muy motivante, porque sirvió como reconocimiento por todas esas horas de trabajo dedicadas al doctorado, que incluyen largas noches de observación y asistencia a congresos, entre otras actividades”, detalla.

De Chile a los Países Bajos

Actualmente, Jonathan Quirola es investigador posdoctoral en la Universidad de Radboud, en los Países Bajos, “en donde mi investigación está centrada en el estudio de los transientes rápidos en rayos-X detectados por un nuevo telescopio espacial llamado Einstein Probe, lanzado a inicios del 2024. Esta nueva misión espacial tiene como principal objetivo detectar nuevos transientes en rayos-X,  donde su rápida detección nos permitirá caracterizarlos usando una serie de instrumentos disponibles por los astrónomos, como los telescopios ubicados en el norte de Chile”, cuenta.

La Universidad de Radboud, que está liderando este estudio, reclutó al joven investigador para profundizar y aportar con sus conocimientos. “Pertenezco a un grupo de investigación de objetos transitorios liderado por el profesor Peter Jonker y somos los encargados de las detecciones de este nuevo satélite, estudiar las propiedades de estos objetos y realizarles seguimiento, usando para ello telescopios en múltiples rangos de energía”, explica.

Debido precisamente a este trabajo, el doctor en Astrofísica recibió la beca de la Fundación Gruber ​​​​​​ en conjunto con la International Astronomical Union (IAU), considerada como una de las más prestigiosas en la disciplina a nivel internacional. “Fue muy importante recibir este reconocimiento. Al principio no me lo creí, tuve que leer tres veces el correo para asegurarme de que era real”, confiesa.

Y agrega: “creo que refleja la importancia de la investigación que he realizado los últimos 6 años, que es la culminación a un proceso de mucho trabajo que inició en conjunto con mi supervisor doctoral del Instituto de Astrofísica de la UC, profesor Franz Bauer. Él me propuso un proyecto con mucho potencial y a la vanguardia por lo que le estoy muy agradecido”.