Astrónomos confirman tercer tipo de supernova       

 

 

 

Por Alison Klesman.

Traducción y comentarios: Jesús A. Guerrero Ordáz. ALDA.

28 de junio de 2021.

 

El nuevo avistamiento apuntala una sospecha de décadas sobre una explosión particularmente famosa: la que creó la Nebulosa del Cangrejo.

 

 

supernova SN 2018zd

Supernova SN 2018zd.Esta imagen del Hubble muestra la probable supernova de captura de electrones SN 2018zd (gran punto blanco a la derecha) dentro de la galaxia NGC 2146. Cortesía de NASA/ STScI/ Observatorio DePasquale y Las Cumbres.

 

Las supernovas ocurren cuando las estrellas explotan. Cuando piensas en una  supernova, el tipo que probablemente imaginas es una supernova de tipo II o de colapso del núcleo. Este tipo de explosión cósmica ocurre cuando una estrella de aproximadamente 10 veces la masa de nuestro Sol (o más) detona al final de su vida, dejando atrás una estrella de neutrones o un agujero negro. El otro tipo de supernova, el tipo I, ocurre cuando el remanente de una estrella similar al Sol, llamada enana blanca, extrae material de un compañero cercano. La materia se amontona en la superficie de la enana blanca y, una vez que se inclina sobre un cierto límite de masa, una explosión termonuclear descontrolada desgarra a la enana blanca.

 

Sin embargo, los cálculos que datan de 1980 muestran que debería haber un tercer tipo de supernova, llamada supernova de captura de electrones. Este tipo de explosión ocurre solo en estrellas en un rango de masa estrecho, de 8 a 10 masas solares, que se encuentran a horcajadas en la línea entre evolucionar silenciosamente en enanas blancas y estrellas de neutrones o agujeros negros que nacen explosivamente cuando mueren.

 

Las supernovas de captura de electrones también producen estrellas de neutrones  como algunas supernovas de tipo II. Pero antes de que la estrella muera, los átomos de magnesio y neón que se han acumulado en su núcleo comienzan a capturar los electrones que flotan libremente a su alrededor, que son responsables de la presión hacia afuera que mantiene estable el núcleo de la estrella. A medida que se absorben los electrones, reduce esa presión hacia afuera, lo que hace que las regiones internas de la estrella colapsen en una estrella de neutrones, mientras que las regiones externas explotan simultáneamente hacia afuera como una explosión de supernova.

 

En marzo de 2018, el astrónomo aficionado japonés Koichi Itagaki descubrió una nueva  supernova en la galaxia NGC 2146, que se encuentra a unos 30 o 40 millones de años luz de distancia en la constelación de Camelopardalis. Ahora, los investigadores han analizado la explosión y, en un artículo publicado el 28 de junio en Nature Astronomy, anunciaron que encaja perfectamente en el perfil de una supernova de captura de electrones.

 

Una combinación perfecta.

 

Lo que es único sobre esta nueva supernova, llamada SN 2018zd, es que los astrónomos pudieron comparar las imágenes del telescopio espacial Hubble y el telescopio espacial Spitzer de su galaxia anfitriona antes y después de la explosión. Esto les ayudó a identificar la probable estrella progenitora que precipitó la explosión.

 

"Ese fue uno de los componentes clave que nunca se había hecho para otras supernovas candidatas de captura de electrones; nunca habían tenido una estrella progenitora viable identificada como la estrella que explota", dijo el coautor del estudio Alex Filippenko de la Universidad de California. Berkeley, en un comunicado de prensa. Esta vez, sin embargo, los astrónomos pudieron comparar tanto la estrella como la luz de su explosión de supernova con el perfil esperado de una supernova de captura de electrones.

 

Las observaciones se ajustan perfectamente a las expectativas, coincidiendo con los seis criterios esperados para tal evento.

 

Primero, el progenitor era un tipo de gigante roja, o estrella envejecida, llamada estrella de rama gigante súper asintótica. Estas estrellas tienen entre 8 y 10 masas solares y se cree que son las progenitoras de las supernovas capturadoras de electrones. En segundo lugar, ese progenitor se había desprendido de gran parte de su masa antes de explotar, hinchando sus capas externas en una nube de material a su alrededor. En tercer lugar, ese material mostró la composición química única que se espera que preceda a las supernovas de captura de electrones: abundante helio, carbono y nitrógeno, pero poco oxígeno. Cuarto, la explosión en sí fue más débil de lo que se esperaría de una supernova con colapso del núcleo. En quinto lugar, la luz de la explosión se comportó como esperaban los astrónomos para una supernova de captura de electrones: la luz permaneció durante más de 100 días cuando el material de la onda de choque golpeó las capas externas que la estrella había volado previamente, generando un brillo duradero antes de caer. Finalmente, la composición del material que queda, en particular la presencia de níquel estable pero no de níquel radiactivo (el último de los cuales es común después de las supernovas de colapso del núcleo), es también lo que los astrónomos esperan de una supernova de captura de electrones.

 

La Nebulosa del Cangrejo (M1)

La Nebulosa del Cangrejo (M1). La hermosa Nebulosa del Cangrejo es el resultado de una supernova registrada en 1054 d. C. Y probablemente también fue una supernova de captura de electrones. Crédito: NASA, ESA, NRAO / AUI / NSF y G. Dubner (Universidad de Buenos Aires).

 

Clave del pasado.

 

Los investigadores dicen que SN 2018zd ha proporcionado la primera evidencia sólida de que realmente existen las supernovas de captura de electrones. Ahora, esperan usar este ejemplo como plantilla para identificar otras supernovas similares que surgen en el cielo.

 

Demostrar que existen supernovas de captura de electrones ayuda a los astrónomos a  comprender mejor los ciclos de vida de las estrellas. "Nos está enseñando sobre física fundamental: cómo se forman algunas estrellas de neutrones, cómo viven y mueren las estrellas extremas, y cómo los elementos de los que estamos hechos se crean y se dispersan por el Universo", dijo el coautor Andrew Howell de Las Cumbres Observatory y UC Santa Barbara, quien lidera el Proyecto Global Supernova para observar supernovas.

 

 

Si bien el equipo está mirando en gran medida hacia un futuro en el que comprendamos mejor la muerte de estrellas masivas, SN 2018zd también está proporcionando pistas sobre otro evento del pasado lejano: la supernova de 1054 d.C., que creó la famosa Nebulosa del Cangrejo (M1) y su púlsar central. Los astrónomos han sospechado durante mucho tiempo que esta supernova era una supernova de captura de electrones. De hecho, anteriormente era el ejemplo más adecuado de una supernova de este tipo, a pesar de la falta de registros completos; en ese momento, no había telescopios, espectrómetros u otros instrumentos que pudieran ayudar a los observadores a caracterizar la explosión o la estrella progenitora.

 

 

No obstante, el Cangrejo se ajusta a varios de los criterios para una supernova de captura de electrones: la estrella de neutrones que dejó, la composición química de la nebulosa y la forma en que los registros antiguos detallan cómo su luz permaneció constantemente en el cielo diurno durante 23 días y permaneció visible por la noche durante casi dos años antes de desaparecer. Además, la forma en que los filamentos de la nebulosa continúan expandiéndose lentamente con el tiempo indica que se están moviendo a través de una nube de material, probablemente desprendido de la estrella progenitora antes de la explosión.

 

 

Con la observación de SN 2018zd, el equipo ahora cree que ha descubierto la evidencia más sólida hasta ahora que vincula al Cangrejo con una supernova de captura de electrones. Ver al Cangrejo bajo esta nueva luz podría ayudar a los investigadores a desarrollar mejor su modelo de supernovas de captura de electrones al proporcionar un ejemplo de cómo evolucionan en los siglos posteriores a su explosión. Y eso, a su vez, revelará más sobre la galaxia y el Universo que habitamos, incluida la forma en que las llamativas muertes de estrellas masivas arrojan los bloques de construcción de la vida a través del cosmos.

 

 

Más información en:

https://astronomy.com/news/2021/06/astronomers-confirm-theres-a-third-type-of-supernova-explosion