Una supernova revela sus secretos a un equipo de astrónomos
Astrónomos de la Universidad de Texas en Austin han descubierto un misterio desconcertante sobre una explosión estelar descubierta hace varios años y que está evolucionando incluso ahora.
Los resultados, publicados en la edición de The Astrophysical Journal, ayudarán a los astrónomos a comprender mejor el proceso de cómo viven y mueren las estrellas masivas.
Cuando se detecta por primera vez una estrella en explosión, los astrónomos de todo el mundo comienzan a seguirla con telescopios a medida que la luz que emite cambia rápidamente con el tiempo. Ven que la luz de una supernova se vuelve más brillante, eventualmente alcanza su punto máximo y luego comienza a atenuarse. Al observar los tiempos de estos picos y valles en el brillo de la luz, llamados "curva de luz", así como las longitudes de onda características de la luz emitida en diferentes momentos, pueden deducir las características físicas del sistema.
"Creo que lo realmente interesante de este tipo de ciencia es que estamos observando la emisión que proviene de la materia que se desprendió del sistema progenitor antes de que explotara como una supernova", dijo en un comunicado Benjamin Thomas, astrónomo que dirigió la investigación. "Así que esto es una especie de máquina del tiempo".
En el caso de la supernova 2014C, la progenitora fue una estrella binaria, un sistema en el que dos estrellas orbitaban entre sí. La estrella más masiva evolucionó más rápidamente, se expandió y perdió su capa exterior de hidrógeno frente a la estrella compañera. El núcleo interno de la primera estrella continuó quemando elementos químicos más livianos en otros más pesados, hasta que se quedó sin combustible. Cuando eso sucedió, la presión exterior del núcleo que había sostenido el gran peso de la estrella se redujo. El núcleo de la estrella colapsó, provocando una gigantesca explosión.
Esto la convierte en un tipo de supernova que los astrónomos llaman "Tipo Ib". En particular, las supernovas de Tipo Ib se caracterizan por no presentar hidrógeno en su material expulsado, al menos al principio.
Thomas y su equipo han estado siguiendo SN 2014C desde telescopios en el Observatorio McDonald desde su descubrimiento ese año. Muchos otros equipos alrededor del mundo también lo han estudiado con telescopios en la tierra y en el espacio, y en diferentes tipos de luz, incluyendo ondas de radio del Very Large Array basado en tierra, luz infrarroja y rayos X del satélite espacial. Observatorio Chandra.
Pero los estudios de SN 2014C de todos los diversos telescopios no se sumaron a una imagen cohesiva de cómo los astrónomos pensaban que debería comportarse una supernova de Tipo Ib.
Por un lado, la firma óptica del Telescopio Hobby-Eberly (HET) mostró que SN 2014C contenía hidrógeno, un hallazgo sorprendente que también fue descubierto de forma independiente por otro equipo que usaba un telescopio diferente.
"Que una supernova de Tipo Ib comience a mostrar hidrógeno es completamente extraño", dijo Thomas. "Solo hay un puñado de eventos que han demostrado ser similares". En segundo lugar, el brillo óptico (curva de luz) de ese hidrógeno se comportaba de manera extraña.
La mayoría de las curvas de luz de SN 2014C (radio, infrarrojos y rayos X) siguieron el patrón esperado: se volvieron más brillantes, alcanzaron su punto máximo y comenzaron a caer. Pero la luz óptica del hidrógeno se mantuvo estable.
"El misterio con el que hemos luchado ha sido '¿Cómo encajamos nuestras observaciones de hidrógeno HET de Texas y sus características en esa imagen [Tipo Ib]?'", dijo el profesor de UT Austin y miembro del equipo J. Craig Wheeler.
El equipo se dio cuenta de que el problema era que los modelos anteriores de este sistema asumían que la supernova había explotado y enviado su onda de choque de forma esférica. Los datos de HET mostraron que esta hipótesis era imposible, algo más debe haber sucedido. "Simplemente no encajaría en una imagen esféricamente simétrica", dijo Wheeler.
El equipo propone un modelo donde las envolturas de hidrógeno de las dos estrellas en el sistema binario progenitor se fusionaron para formar una "configuración de envoltura común", donde ambas estaban contenidas dentro de una sola envoltura de gas. Luego, la pareja expulsó esa envoltura en una estructura en expansión similar a un disco que rodeaba a las dos estrellas. Cuando una de las estrellas explotó, su eyección de movimiento rápido chocó con el disco de movimiento lento y también se deslizó a lo largo de la superficie del disco en una "capa límite" de velocidad intermedia.
El equipo sugiere que esta capa límite es el origen del hidrógeno que detectaron y luego estudiaron durante siete años con HET. Por lo tanto, los datos HET resultaron ser la clave que descifró el misterio de la supernova SN 2014C.
"En un sentido amplio, la pregunta de cómo las estrellas masivas pierden su masa es la gran pregunta científica que estábamos investigando", dijo Wheeler. "¿Cuánta masa? ¿Dónde está? ¿Cuándo fue expulsada? ¿Por qué proceso físico? Esas eran las preguntas macro que buscábamos. "Y 2014C resultó ser un evento único realmente importante que ilustra el proceso", dijo Wheeler.
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