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La estrella que sobrevivió a una supernova

Una supernova es la explosión catastrófica de una estrella. Las supernovas termonucleares, en particular, señalan la destrucción completa de una estrella enana blanca, sin dejar nada atrás. Al menos eso es lo que sugerían los modelos y las observaciones.

Galaxia NGC 1309. Crédito: NASA, ESA, The Hubble Heritage Team (STSCI/AURA) y A. Riess (JHU/STSCI)

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Así que cuando un equipo de astrónomos fue a mirar el sitio de la peculiar supernova termonuclear SN 2012Z con el Telescopio Espacial Hubble, se sorprendieron al descubrir que la estrella había sobrevivido a la explosión. No solo había sobrevivido, sino que la estrella era aún más brillante después de la supernova de lo que había sido antes.

El primer autor Curtis McCully, investigador postdoctoral en UC Santa Bárbara y el Observatorio las Cumbres, publicó estos hallazgos en un artículo en The Astrophysical Journal y los presentó en una conferencia de prensa en la 240ª reunión de la Sociedad Astronómica Americana. Los desconcertantes resultados nos dan nueva información sobre los orígenes de algunas de las explosiones más comunes, pero misteriosas, en el universo.

Estas supernovas termonucleares, también llamadas supernovas de tipo Ia, son algunas de las herramientas más importantes en los kits de herramientas de los astrónomos para medir distancias cósmicas. A partir de 1998, las observaciones de estas explosiones revelaron que el universo se ha estado expandiendo a un ritmo cada vez más acelerado. Se cree que esto se debe a la energía oscura, cuyo descubrimiento ganó el Premio Nobel de Física en 2011.

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Si bien son de vital importancia para la astronomía, los orígenes de las supernovas termonucleares son poco conocidos. Los astrónomos están de acuerdo en que son la destrucción de estrellas enanas blancas, estrellas aproximadamente de la masa del sol empaquetadas en el tamaño de la Tierra. Se desconoce qué hace que las estrellas exploten. Una teoría postula que la enana blanca roba materia de una estrella compañera. Cuando la enana blanca se vuelve demasiado pesada, las reacciones termonucleares se encienden en el núcleo y conducen a una explosión descontrolada que destruye la estrella.

SN 2012Z fue un extraño tipo de explosión termonuclear, a veces llamada supernova de tipo Iax. Son los primos más tenues y débiles del Tipo Ia más tradicional. Debido a que son explosiones menos poderosas y más lentas, algunos científicos han teorizado que son supernovas fallidas de tipo Ia. Las nuevas observaciones confirman esta hipótesis.

En 2012, la supernova 2012Z fue detectada en la cercana galaxia espiral NGC 1309, que había sido estudiada en profundidad y capturada en muchas imágenes del Hubble durante los años previos a 2012Z. Las imágenes del Hubble se tomaron en 2013 en un esfuerzo concertado para identificar qué estrella en las imágenes más antiguas correspondía a la estrella que había explotado. El análisis de estos datos en 2014 fue exitoso: los científicos pudieron identificar la estrella en la posición exacta de la supernova 2012Z. Esta fue la primera vez que se identificó la estrella progenitora de una supernova enana blanca.

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“Esperábamos ver una de dos cosas cuando obtuvimos los datos más recientes del Hubble”, dijo McCully. “O la estrella habría desaparecido por completo, o tal vez todavía habría estado allí, lo que significa que la estrella que vimos en las imágenes previas a la explosión no fue la que explotó. Nadie esperaba ver una estrella sobreviviente que fuera más brillante. Eso fue un verdadero rompecabezas”.

McCully y el equipo piensan que la estrella a medio explotar se hizo más brillante porque se infló a un estado mucho más grande. La supernova no era lo suficientemente fuerte como para volar todo el material, por lo que parte de ella volvió a caer en lo que se llama un remanente unido. Con el tiempo, esperan que la estrella regrese lentamente a su estado inicial, solo que menos masiva y más grande. Paradójicamente, para las estrellas enanas blancas, cuanto menos masa tienen, más grandes son en diámetro.

“Esta estrella que sobrevive es un poco como Obi-Wan Kenobi regresando como un fantasma de la fuerza en Star Wars”, dijo el coautor Andy Howell, profesor adjunto en UC Santa Barbara y científico principal del Observatorio Las Cumbres. “La naturaleza trató de derribar esta estrella, pero regresó más poderosa de lo que podríamos haber imaginado. Sigue siendo la misma estrella, pero de vuelta en una forma diferente. Trascendió la muerte”.

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Durante décadas, los científicos pensaron que las supernovas de tipo Ia explotan cuando una estrella enana blanca alcanza un cierto límite de tamaño, llamado límite de Chandrasekhar, aproximadamente 1,4 veces la masa del sol. Ese modelo ha caído un poco en desgracia en los últimos años, ya que se ha encontrado que muchas supernovas son menos masivas que esta, y nuevas ideas teóricas han indicado que hay otras cosas que las hacen explotar. Los astrónomos no estaban seguros de si las estrellas alguna vez se acercaron al límite de Chandrasekhar antes de explotar. Los autores del estudio ahora piensan que este crecimiento hasta el límite final es exactamente lo que le sucedió a SN 2012Z.

“Las implicaciones para las supernovas de tipo Ia son profundas”, dice McCully. “Hemos descubierto que las supernovas al menos pueden crecer hasta el límite y explotar. Sin embargo, las explosiones son débiles, al menos una parte del tiempo. Ahora necesitamos entender qué hace que una supernova falle y se convierta en un Tipo Iax, y qué hace que uno tenga éxito como Tipo Ia”.

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Más información: Curtis McCully et al, Still Brighter than Pre-explosion, SN 2012Z Did Not Disappear: Comparing Hubble Space Telescope Observations a Decade Apart, The Astrophysical Journal (2022). DOI: 10.3847/1538-4357/ac3bbd

Información de la revista: Revista Astrofísica

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