Se observa una Supernova, primera de su tipo utilizando un satélite de la NASA

Una estrella brilla en una galaxia lejana. Crédito: Pixabay

Datos de la NASA y de la Universidad del estado de Ohio ofrecen nuevas pistas sobre por qué las estrellas explotan. 

Cuando el Satélite de sondeo de exoplanetas en tránsito de la NASA (Transiting Exoplanet Survey Satellite) se lanzó al espacio en abril de 2018, lo hizo con un objetivo específico: buscar en el universo nuevos planetas. 

Pero en una investigación recientemente publicada, un equipo de astrónomos de la Universidad Estatal de Ohio demostró que la misión, apodada TESS, también podría usarse para monitorear un tipo particular de supernova, dando a los científicos más pistas sobre las causas de la explosión de las estrellas enanas blancas. Los elementos que esas explosiones dejan atrás. 

"Hemos sabido durante años que estas estrellas explotan, pero tenemos ideas terribles de por qué explotan", dijo Patrick Vallely , autor principal del estudio y estudiante graduado de astronomía del Estado de Ohio . "Lo importante aquí es que podemos demostrar que esta supernova no es consistente con tener una enana blanca (tomar masa) directamente de una estrella compañero estándar y explotar en ella, el tipo de idea estándar que llevó a la gente a intentar encontrar las firmas de hidrógeno en primer lugar. Es decir, debido a que la curva de luz TESS no muestra evidencia de la explosión que se estrella en la superficie de un compañero, y porque las firmas de hidrógeno en los espectros SALT no evolucionan como los otros elementos, podemos descartar ese modelo estándar.” 

Su investigación, detallada en Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, representa los primeros hallazgos publicados sobre una supernova observada mediante el uso de TESS, y agrega nuevas perspectivas a las teorías sostenidas sobre los elementos que quedan después de que una estrella enana blanca explote en una supernova. 

Esos elementos tienen desde hace mucho tiempo a los astrónomos en apuros. 

Los astrónomos creen que una enana blanca explota en un tipo específico de supernova, una 1a, después de reunir la masa de una estrella compañera cercana y crecer demasiado grande para permanecer estable. Pero si eso es cierto, entonces la explosión debería, los astrónomos han teorizado, dejar atrás oligoelementos de hidrógeno, un bloque de construcción crucial de las estrellas y todo el universo. (Las estrellas enanas blancas, por su naturaleza, ya han quemado su propio hidrógeno y, por lo tanto, no serían una fuente de hidrógeno en una supernova). 

Pero hasta esta observación basada en TESS de una supernova, los astrónomos nunca habían visto esas huellas de hidrógeno en las consecuencias de la explosión: esta supernova es la primera de su tipo en la que los astrónomos han medido el hidrógeno. Ese hidrógeno, reportado por primera vez por un equipo de los Observatorios del Instituto Carnegie para la Ciencia, podría cambiar la naturaleza de lo que los astrónomos saben acerca de las supernovas de enanas blancas. 

"Lo más interesante de esta supernova en particular es el hidrógeno que vimos en sus espectros (los elementos que deja la explosión)", dijo Vallely. "Hemos estado buscando hidrógeno y helio en los espectros de este tipo de supernova durante años; esos elementos nos ayudan a comprender qué causó la supernova en primer lugar". 

El hidrógeno podría significar que la enana blanca consumió una estrella cercana. En ese escenario, la segunda estrella sería una estrella normal en medio de su vida útil, no una segunda enana blanca. Pero cuando los astrónomos midieron la curva de luz de esta supernova, la curva indicaba que la segunda estrella era en realidad una segunda enana blanca. Entonces, ¿de dónde viene el hidrógeno? 

El profesor de astronomía Kris Stanek , asesor de Vallely en Ohio State y coautor de este artículo, dijo que es posible que el hidrógeno provenga de una estrella compañera, una estrella normal y regular, pero cree que es más probable que el hidrógeno venga de una tercera estrella que estaba cerca de la enana blanca que explotaba y fue consumida en la supernova por casualidad. 

"Pensaríamos que debido a que vemos este hidrógeno, significa que la enana blanca consumió una segunda estrella y explotó, pero según la curva de luz que vimos en esta supernova, eso podría no ser cierto", dijo Stanek. 

"Según la curva de luz, lo más probable que ocurrió, pensamos, es que el hidrógeno podría provenir de una tercera estrella en el sistema", agregó Stanek. "Así que el escenario prevaleciente, al menos según la Universidad de Ohio en este momento, es que la forma de hacer una supernova Tipo Ia (pronunciada 1-A) es tener dos estrellas enanas blancas interactuando, incluso en conflicto. Pero también tener una tercera estrella que proporciona el hidrógeno ". 

Para la investigación la Universidad del estado de Ohio, Vallely, Stanek y un equipo de astrónomos de todo el mundo combinaron datos de TESS, un telescopio de 10 centímetros de diámetro, con datos de All-Sky Automated Survey for Supernovae (ASAS-SN, para abreviar). ASAS-SN está liderado por Ohio State y está formado por pequeños telescopios de todo el mundo que observan el cielo en busca de supernovas en galaxias lejanas. 

TESS, en comparación, está diseñado para buscar planetas en los cielos de nuestra galaxia cercana y para proporcionar datos mucho más rápidamente que los telescopios satelitales anteriores. Eso significa que el equipo de Ohio State pudo usar los datos de TESS para ver lo que estaba sucediendo alrededor de la supernova en los primeros momentos después de que explotara, una oportunidad sin precedentes. 

El equipo combinó los datos de TESS y ASAS-SN con los datos del Gran Telescopio de Sudáfrica para evaluar los elementos que quedaron en la estela de la supernova. Encontraron hidrógeno y helio allí, dos indicios de que la estrella en explosión había consumido de alguna manera una estrella compañera cercana. 

"Lo que es realmente bueno de estos resultados es que, cuando combinamos los datos, podemos aprender cosas nuevas", dijo Stanek. "Y esta supernova es el primer caso emocionante de esa sinergia". 

La supernova que observó este equipo fue un Tipo Ia, un tipo de supernova que puede ocurrir cuando dos estrellas se orbitan entre sí, lo que los astrónomos llaman un sistema binario. En algunos casos de una supernova Tipo I, una de esas estrellas es una enana blanca. 

Una enana blanca ha quemado todo su combustible nuclear, dejando solo un núcleo muy caliente. (Las temperaturas de la enana blanca exceden los 100.000 grados Kelvin, casi 200.000 grados Fahrenheit). A menos que la estrella crezca al robar trozos de energía y materia de una estrella cercana, la enana blanca pasa los siguientes mil millones de años enfriándose antes de convertirse en un trozo de carbono negro. 

Pero si la enana blanca y otra estrella están en un sistema binario, la enana blanca lentamente toma masa de la otra estrella hasta que, finalmente, la enana blanca explota en una supernova. 

Las supernovas tipo I son importantes para la ciencia espacial: ayudan a los astrónomos a medir la distancia en el espacio y les ayudan a calcular lo rápido se está expandiendo el universo (un descubrimiento tan importante que ganó el Premio Nobel de Física en 2011.) 

"Estos son el tipo más famoso de supernova: llevaron a que se descubriera la energía oscura en la década de 1990", dijo Vallely. “Son responsables de la existencia de tantos elementos en el universo. Pero realmente no entendemos la física detrás de ellos tan bien. Y eso es lo que realmente me gusta de combinar TESS y ASAS-SN aquí, que podemos recopilar estos datos y usarlos para descubrir un poco más sobre estas supernovas ". 

Los científicos están ampliamente de acuerdo en que la estrella compañera conduce a una supernova enana blanca, pero el mecanismo de esa explosión y la composición de la estrella compañera son menos claros. 

Este hallazgo, dijo Stanek, proporciona alguna evidencia de que la estrella compañera en este tipo de supernova es probablemente otra enana blanca. 

"Estamos viendo algo nuevo en estos datos, y nos ayuda a comprender el fenómeno de la supernova Ia", dijo. "Y podemos explicar todo esto en términos de los escenarios que ya tenemos; solo debemos permitir que la tercera estrella en este caso sea la fuente del hidrógeno". 

Fuente: Universidad del Estado de Ohio,