Un nuevo tipo de supernova podría arrojar luz sobre algunos misterios universales

En la última década, los telescopios robóticos se han centrado en extrañas estrellas en explosión, acontecimientos extraordinarios que podrían o no apuntar a una nueva física poco corriente.

Pero la supernova (SN) 2005E, descubierta hace cinco años por el Telescopio Katzman de Imágenes Automáticas (KAIT) de la Universidad de California, Berkeley, es uno de las ocho “supernovas ricas en calcio” conocidas que parecen ser diferentes a todas las demás.

“Entre las supernovas que estamos detectando, estamos descubriendo algunas extrañas que podrían representar mecanismos de creación diferentes a los tipos conocidos, o pueden simplemente ser variaciones al comportamiento estándar”, dijo Alex Filippenko, director del KAIT. “La SN 2005E fue una explosión diferente. Ella y otras supernovas ricas en calcio pueden ser una subclase real, no simplemente únicas en su clase”.

Filippenko es coautor de un artículo que aparece en la edición del 20 de mayo de la revista Nature describiendo la SN 2005E y sugiriendo que es distinta a los dos tipos principales de supernovas: el tipo Ia, que se cree que son más frías, enanas blancas que absorben materia de una compañera hasta que sufren una explosión termonuclear que las destruye por completo; y el tipo Ib/c o tipo II, que se cree que son más calientes, masivas, que duran menos tiempo y cuya explosión deja tras de sí agujeros negros y estrellas de neutrones.

El equipo de astrónomos, liderado por Hagai Perets, ahora en el Centro Smithsonian de Astrofísica y por Avishay Gal-Yam del Instituto Weizmann de Ciencias de Rehovort, Israel, presentan pruebas de que la estrella original tenía menos masa que una enana blanca y robaba helio de un compañero binario hasta que la temperatura y la presión provocó una explosión termonuclear -un bomba masiva de fusión- que voló como mínimo las capas exteriores de la estrella y quizá haya hecho añicos la estrella al completo.

Supernova

Supernova. Wikipedia.

Los investigadores calculan que aproximadamente la mitad de la masa expulsada es calcio, lo que quiere decir que un par de estas supernovas cada cien años sería suficiente para producir la gran abundancia de calcio observada en galaxias como la Vía Láctea y el calcio presente en todas las formas de vida de la Tierra.

Es interesante el hecho de que un equipo de investigadores de la Universidad de Hiroshima de Japón sostienen en el mismo número de la revista Nature que la estrella original, o la progenitora, del SN2005E fue masiva -entre 8 y 12 veces la masa del sol- y que tuvo un colapso del núcleo similar al de una supernova de tipo II.

“Es una situación confusa y poco clara”, dijo Filippenko. “Esperamos que, al encontrar más ejemplos de esta subclase y de otras supernovas menos usuales y observarlas con detalle, encontraremos nuevas variaciones de este tipo y comprenderemos mejor la física que está detrás de todo esto”.

Para complicar las cosas aun más, Filippenko y un antiguo compañero de Berkeley, Dovi Poznanski, que también es coautor del artículo, informó el pasado noviembre de otra supernova, la SN 2002bj, que creen que explotó con un mecanismo similar: ignición de una capa de helio de una enana blanca.

“Podría decirse que la SN 2002bj es parecida a la SN2005E, pero tiene algunas diferencias claras también”, dijo Filippenko. “Probablemente fue una enana blanca a la que se acopló helio de una estrella cercana, aunque los detalles de la explosión parecen haber sido diferentes porque las curvas del espectro de luz no son iguales”.

Filippenko y el astrónomo de Berkeley Weidong Li primero informaron de una supernova inusualmente rica en calcio en 2003, desde entonces, KAIT descubrió varias más, la SN 2005E entre ellas. Debido a que estas supernovas, como la tipo 1b, muestran evidencias de helio en su espectro desde poco después de su explosión y debido a que las posteriores fases muestran fuertes líneas de emisión de calcio, los astrónomos de Berkeley se refirieron a ellas como “supernovas tipo 1b ricas en calcio”.

Fue la SN 2005E, que explotó hace 100 millones de años en la constelación Cetus de la galaxia espiral NGC 1032, la que inicialmente llamó la atención de Perets, Gal-Yam y sus compañeros. Utilizando datos de Filippenko y Li, así como del Observatorio W. M. Keck de Hawaii, del Observatorio Palomar de Los Angeles y del Observatorio de Liverpool, crearon una imagen detallada de la explosión. La pequeña cantidad de masa expulsada en la explosión, estimada en el 30% de la masa de nuestro sol, y el hecho de que la galaxia en la que la explosión ocurrió también tenía bastantes estrellas gigantes y calientes, les llevó a la conclusión de que una enana blanca de pequeña masa estaba involucrada.

Además, la supernova recientemente descubierta expulsó niveles inusualmente altos de calcio y titanio radiactivo, que son los productos de una reacción nuclear con helio presente más que con carbono y oxígeno, que son las que están presentes en las supernovas tipo Ia.

“Sabemos que la SN 2005E proviene de la explosión de una vieja estrella de poca masa porque se encuentra situada en el extremo de una galaxia que carece de formación estelar reciente”, dijo Filippenko. “Y la presencia de tanto calcio en los gases expulsados nos dice que el helio probablemente explotó en una explosión fuera de control”.

Los autores del artículo sostienen que, si estas ocho supernovas ricas en calcio son los primeros ejemplos de un nuevo tipo de supernova común, podrían explicar dos cuestiones extrañas: la abundancia de calcio en las galaxias y en la vida de la Tierra, así como la concentración de positrones -la homólogo antimaterial del electrón- en el centro de las galaxias. Esto último podría ser el resultado de la descomposión del titanio-44 radiactivo, producido de forma abundante en este tipo de supernovas, en escandio-44 y un positrón, antes de la descomposición del escandio-44 en calcio-44. La explicación más aceptada de la presencia de positrones es la descomposición de materia oscura en el núcleo de las galaxias.

Filippenko y Li esperan que KAIT y otros telescopios robóticos escaneen galaxias lejanas cada noche en busca de nuevas supernovas encuentren más ejemplos de supernovas ricas en calcio aun más extrañas.

“El campo de investigación de la supernova está en explosión actualmente, si se me permite el juego de palabras”, bromeó Filippenko. “Muchas supernovas con nuevas propiedades peculiares han sido encontradas, lo que apunta a una mayor riqueza en los mecanismos físicos por los que la naturaleza escoge las estrellas que explotarán”.

Este artículo ha sido traducido de Physorg y publicado bajo licencia CC by-sa

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