Tras varias décadas, un equipo de astrónomos identificó un nuevo tipo de supernova que podría revelar secretos sobre la vida y la muerte de las estrellas
Un estudio publicado en Nature Astronomy permitió confirmar una teoría de 1980 que mencionaba un fenómeno llamado supernova de captura de electrones
Un equipo internacional de astrónomos ha observado el primer ejemplo de un nuevo tipo de supernova, teorizado hace décadas, que podría conducir a nuevos conocimientos sobre la vida y la muerte de las estrellas. “Una de las principales cuestiones de la astronomía es comparar cómo evolucionan las estrellas y cómo mueren”, explica en un comunicado Stefano Valenti, profesor de física y astronomía de la Universidad de California, Davis, y miembro del equipo que descubrió y describió la supernova 2018zd. Todavía faltan muchos eslabones, así que esto es muy emocionante”. El nuevo estudio fue publicado en Nature Astronomy.
Hasta el momento, se conocián dos tipos de supernovas: la supernova de colapso del núcleo, que se produce cuando una estrella masiva, de más de 10 veces la masa de nuestro sol, se queda sin combustible y su núcleo colapsa en un agujero negro o una estrella de neutrones. Y la supernova termonuclear, que se produce cuando explota una estrella enana blanca, los restos de una estrella de hasta ocho veces la masa del Sol. En 1980, Ken’ichi Nomoto, de la Universidad de Tokio, predijo un tercer tipo llamado supernova de captura de electrones.
Lo que impide que la mayoría de las estrellas colapsen por su propia gravedad es la energía producida en su núcleo central. En una supernova de captura de electrones, cuando el núcleo se queda sin combustible, la gravedad obliga a los electrones del núcleo a entrar en sus núcleos atómicos, haciendo que la estrella colapse sobre sí misma.
La supernova 2018zd se detectó en marzo de 2018, unas tres horas después de la explosión. Las imágenes de archivo del telescopio espacial Hubble y del telescopio espacial Spitzer mostraron un objeto débil que probablemente era la estrella antes de la explosión. La supernova está relativamente cerca de la Tierra, a una distancia de unos 31 millones de años luz en la galaxia NGC2146.
El equipo, dirigido por Daichi Hiramatsu, estudiante de posgrado de la UC Santa Bárbara y del Observatorio de Las Cumbres, y en el que han participado investigadores de Japón, Israel, Argentina y Estados Unidos, recogió datos sobre la supernova durante los dos años siguientes. Los astrónomos de la UC Davis Valenti y los estudiantes de posgrado Azalee Bostroem y Yize Dong, contribuyeron con un análisis espectral de la supernova dos años después de la explosión, una de las líneas de evidencia que demuestra que 2018zd fue una supernova de captura de electrones.
"Teníamos un conjunto de datos realmente exquisito y completo que seguía su ascenso y desvanecimiento", destaca Bostroem. Esto incluye datos muy tardíos recogidos con el telescopio de 10 metros del Observatorio W.M. Keck de Hawai, añade Dong.
La teoría predice que las supernovas de captura de electrones deberían mostrar un espectro químico estelar inusual años después. "Los espectros del Keck que hemos observado confirman claramente que SN 2018zd es nuestra mejor candidata a ser una supernova de captura de electrones", subraya Valenti.
Los datos del espectro tardío no eran la única pieza del rompecabezas. El equipo examinó todos los datos publicados sobre supernovas y descubrió que, si bien algunas presentaban algunos de los indicadores previstos para las supernovas de captura de electrones, solo SN 2018zd tenía los seis: una aparente estrella progenitora del tipo Rama Gigante Superasintótica (SAGB); una fuerte pérdida de masa previa a la supernova; un espectro químico estelar inusual; una explosión débil; poca radiactividad; y un núcleo rico en neutrones.
"Empezamos preguntando '¿qué es este bicho raro? Luego examinamos todos los aspectos de SN 2018zd y nos dimos cuenta de que todos ellos pueden explicarse en el escenario de captura de electrones", recuerda Hiramatsu.
Los nuevos descubrimientos también iluminan algunos misterios de la supernova más famosa del pasado. En el año 1054 se produjo una supernova en la Vía Láctea. Según los registros chinos, fue tan brillante que pudo verse de día durante 23 días y de noche durante casi dos años. El remanente resultante, la nebulosa del Cangrejo, se ha estudiado con gran detalle.
Anteriormente era la mejor candidata a supernova de captura de electrones, pero esto era incierto en parte porque la explosión ocurrió hace casi 1000 años. El nuevo resultado aumenta la confianza en que el evento que formó la Nebulosa del Cangrejo fue una supernova de captura de electrones.
“Estoy muy satisfecho de que finalmente se haya descubierto la supernova de captura de electrones que mis colegas y yo predijimos que existía y que tenía una conexión con la Nebulosa del Cangrejo hace 40 años. Se trata de un caso maravilloso de combinación de observaciones y teoría”, afirma Nomoto, que también es autor del trabajo.
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