25.01.17.-
"Estamos hechos de materia estelar", dijo esta famosa frase el
astrónomo Carl Sagan. Las reacciones nucleares que ocurrieron en las
estrellas antiguas generan gran parte del material que compone nuestro
cuerpo, nuestro planeta y nuestro sistema solar. Cuando las estrellas
explotan en muertes violentas llamadas supernovas, los elementos recién
formados escapan y se extienden en el universo.
Una supernova en particular está
desafiando los modelos de los astrónomos de cómo las estrellas que
explotan distribuyen sus elementos. La supernova SN 2014C cambió
drásticamente de apariencia a lo largo de un año, al parecer porque
había tirado mucho material al final de su vida. Esto no encaja en
ninguna categoría reconocida de cómo debe ocurrir una explosión estelar.
Para explicarlo, los científicos deben reconsiderar las ideas
establecidas sobre cómo las estrellas masivas viven sus vidas antes de
explotar.
"Esta 'supernova camaleónica' puede
representar un nuevo mecanismo de cómo las estrellas masivas expulsan
elementos creados en sus núcleos al resto del universo", dijo Raffaella
Margutti, profesora asistente de física y astronomía de la Universidad
de Northwestern en Evanston, Illinois. Margutti dirigió un estudio sobre
la supernova SN 2014C publicado esta semana en la revista The
Astrophysical Journal.
Los astrónomos clasifican las estrellas
explosivas en función de si el hidrógeno está o no presente en el
evento. Mientras las estrellas comienzan su vida con el hidrógeno
fundido en el helio, las estrellas grandes que se acercan a una muerte
de supernova han usado el hidrógeno como combustible. Las supernovas en
las que hay muy poco hidrógeno se llaman "Tipo I". Aquellas que tienen
una abundancia de hidrógeno, que son más raras, se llaman "Tipo II".
Pero SN 2014C, descubierta en 2014 en
una galaxia espiral a unos 36 millones de años luz de distancia, es
diferente. Al observarla en longitudes de onda ópticas con diversos
telescopios terrestres, los astrónomos concluyeron que SN 2014C se había
transformado de una supernova de Tipo I a Tipo II después de que su
núcleo se derrumbara, según se informó en un estudio de 2015 dirigido
por Dan Milisavljevic en la Harvard- Smithsonian Center for Astrophysics
en Cambridge, Massachusetts. Las observaciones iniciales no detectaron
hidrógeno, pero después de aproximadamente un año quedó claro que las
ondas de choque que se propagaban desde la explosión golpeaban una capa
de material dominado por hidrógeno fuera de la estrella.
En el nuevo estudio, el telescopio
NuSTAR (Nuclear Spectroscopic Telescope Array) de la NASA, con su
capacidad única de observar la radiación en el rango de energía de rayos
X - los rayos X de mayor energía - permitió a los científicos ver cómo
la temperatura de los electrones acelerada por el choque de supernova
cambió con el tiempo. Utilizaron esta medida para estimar lo rápido que
se expandió la supernova y cuánto material hay en el envoltorio o
cáscara externo.
Para crear esta cáscara, SN 2014C hizo
algo realmente misterioso: arrojó una gran cantidad de material - en su
mayoría hidrógeno, pero también elementos más pesados de décadas a
siglos antes de explotar. De hecho, la estrella explusó el equivalente
de la masa del sol. Normalmente, las estrellas no arrojan material tan
tarde en su vida.
"Expulsar este material tarde en la vida
es probablemente una forma en que las estrellas expulsan elementos, que
producen durante sus vidas, de regreso a su ambiente", dijo Margutti.
Los observatorios Chandra y Swift de la
NASA también se utilizaron para observar más la evolución de la
supernova. La colección de observaciones mostró que, sorprendentemente,
la supernova se iluminó en los rayos X después de la explosión inicial,
demostrando que debe haber una cáscara de material, previamente
expulsado por la estrella, que las ondas de choque habían golpeado.
¿Por qué la estrella tiraría tanto
hidrógeno antes de explotar? Una teoría es que hay algo que falta en
nuestra comprensión de las reacciones nucleares que se producen en los
núcleos de estrellas masivas, propensas a las supernovas. Otra
posibilidad es que la estrella no murió sola - una estrella compañera en
un sistema binario puede haber influido en la vida y la muerte inusual
del progenitor de SN 2014C.
Esta segunda teoría encaja con la
observación de que alrededor de siete de cada diez estrellas masivas
tienen compañeros.
El estudio sugiere que los astrónomos
deben prestar atención a las vidas de las estrellas masivas en los
siglos antes de que exploten. Los astrónomos también continuarán con el
seguimiento de las consecuencias de esta supernova desconcertante.
"La idea de que una estrella podría expulsar una cantidad tan grande de materia en un corto intervalo es completamente nueva", dijo Fiona Harrison, investigadora principal de NuSTAR con base en Caltech en Pasadena. "Es desafiar nuestras ideas fundamentales acerca de cómo las estrellas masivas evolucionan, y eventualmente explotan, distribuyendo los elementos químicos necesarios para la vida".
"La idea de que una estrella podría expulsar una cantidad tan grande de materia en un corto intervalo es completamente nueva", dijo Fiona Harrison, investigadora principal de NuSTAR con base en Caltech en Pasadena. "Es desafiar nuestras ideas fundamentales acerca de cómo las estrellas masivas evolucionan, y eventualmente explotan, distribuyendo los elementos químicos necesarios para la vida".
Esta imagen del observatorio de rayos X Chandra muestra la galaxia espiral NGC 7331, en el centro. Image Credit: NASA/CXC/CIERA/R.Margutti et al
