Descubren cómo predecir las explosiones de supernovas

Sería muy interesante poder saber cuándo una estrella gigante está a punto de morir en una explosión de supernova catastrófica. Ahora, un equipo de astrónomos lo ha conseguido

 

Cuando una estrella masiva se acerca al final de su vida, pasa por varias fases violentas. En lo profundo del núcleo de la estrella, pasa de fusionar hidrógeno a fusionar elementos más pesados, comenzando con helio y ascendiendo hasta carbono, oxígeno, magnesio y silicio. Al final de la cadena, la estrella finalmente forma hierro en su núcleo. Debido a que el hierro extrae energía en lugar de liberarla, esto significa el final de la estrella y, en menos de una docena de minutos, se vuelve del revés en una fantástica explosión llamada  supernova.

Pero a pesar de toda la conmoción que ocurre en los corazones de las estrellas, desde el exterior, es difícil decir exactamente lo que está pasando.

Cerca del final de sus vidas, estas estrellas gigantes se hinchan a tamaños extremos. También se vuelven intensamente brillantes, hasta decenas de miles de veces más brillantes que el sol. Pero debido a que las superficies de las estrellas están tan distendidas, sus temperaturas exteriores en realidad descienden, haciéndolas aparecer como gigantes rojas.

El ejemplo más famoso de una estrella casi terminal es Betelgeuse. Si se colocara dentro de nuestro sistema solar, esta estrella, que es solo 11 veces más masiva que el sol, se extendería hasta la órbita de Júpiter. Esta estrella se convertirá en supernova en cualquier momento. Aunque sabemos que este tipo de estrellas finalmente detonarán en una supernova, no hay forma de obtener una estimación más precisa que definir su muerte sucederá en “Algún momento”.  O, al menos, ese solía ser el caso.

Ahora, un equipo de astrónomos ha desarrollado una forma de detectar supernovas que es probable que estallen en unos pocos años. Estudiaron específicamente unas pocas docenas de un tipo único de supernova conocido como supernovas Tipo II-P. A diferencia de otras supernovas, estas explosiones permanecen brillantes mucho después del estallido inicial.

En algunos ejemplos, los astrónomos miraron hacia atrás en catálogos antiguos y encontraron imágenes de las estrellas antes de que explotaran, y todas parecen ser supergigantes rojas como Betelgeuse. Esa es una clara indicación de que ese tipo de estrellas son candidatas a supernova, listas para explotar en cualquier momento.

Se cree que las estrellas que dan lugar a este tipo de supernovas tienen densas capas de material que las rodean antes de explotar. Estos sudarios son órdenes de magnitud más densos que los que se miden alrededor de Betelgeuse. Es el calentamiento de ese material por la onda de choque inicial lo que hace que el brillo se demore; simplemente hay más cosas por ahí para seguir brillando mucho después de la primera señal de la explosión.

Ese manto denso también hace que este tipo de supernova se vuelva visible más rápidamente que sus primos más expuestos. Cuando ocurre inicialmente la explosión, la onda de choque golpea el material alrededor de la estrella, lo que hace que la onda de choque pierda vapor a medida que pasa. Mientras que inicialmente las energías de una supernova son suficientes para liberar radiación de alta energía, como rayos X y rayos gamma, después de mezclar la onda de choque y el material circundante, la radiación emitida está en longitudes de onda ópticas.

Así que parece que estas densas capas de material alrededor de las estrellas también son un indicio de que una supernova está a punto de ocurrir.

Los investigadores estudiaron dos modelos. En un modelo, la estrella sopló vientos de alta velocidad desde su superficie, que poco a poco se desprendieron y esparcieron para formar una gruesa capa de material y conservarla por décadas. En el segundo modelo, la estrella sufrió una violenta explosión previa a la supernova que envió gas que pesaba hasta una décima parte de la masa del sol en órbita en menos de un año.

Luego, los investigadores modelaron cómo todo ese material afectaría nuestras imágenes de la estrella. En cualquier caso, una vez que la estrella construya su velo, quedaría muy oscurecido de una manera que nuestra tecnología de imágenes actual podría detectar.

Debido a que tenemos imágenes directas de algunas de las estrellas previas a la supernova tomadas menos de 10 años antes de que explotaran, los astrónomos concluyeron que el modelo lento y constante no funciona. De lo contrario, la estrella se habría oscurecido.

Todo esto significa que, una vez que una estrella supergigante construye una gruesa capa de material a su alrededor, es probable que se convierta en supernova en unos pocos años.

Referencia:

Ben Davies. et al. Explosion Imminent: the appearance of Red Supergiants at the point of core-collapset. Agu. 2022.  doi.org/10.48550/arXiv.2208.10883

 

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Doctor Fisión

Doctor Fision

Divulgador científico especialista en física y astrofísica, y apasionado de la ciencia en general. Autor del bestseller "El Universo Explicado" y de "La Nueva Carrera Espacial". Tiene más de 3 millones de seguidores en redes sociales.

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