El entorno de la SN 2005 E. La imagen de la izquierda muestra NGC 1032, la galaxia anfitriona de la supernova, antes que tuviera lugar su explosión. El descubrimiento de la supernova SN 2005e se muestra a la derecha. Tenga en cuenta la ubicación remota de la supernova (marcada por la flecha) con respecto a su anfitrión, aproximadamente 750 000 años luz desde el núcleo de la galaxia. Créditos: SDSS, el Observatorio Lick. En función de ciertos elementos químicos identificados en la luz de las supernovas, estas explosiones estelares se clasifican como de Tipo Ia, Ib, Ic o Tipo II. Como las curvas de luz de las supernovas Tipo Ia son muy características y uniformes, los astrónomos las utilizan como velas "estándar" en la astronomía extragaláctica para determinar la distancia a las galaxias anfitrionas. Estas supernovas se cree que ocurren cuando una estrella enana blanca, el resto quemado de una estrella normal, como nuestro Sol, se acerca al llamado límite de Chandrasekhar por acreción de material de una compañera binaria. El núcleo denso, principalmente de carbono y oxígeno, a continuación se enciende y se libera tanta energía que la estrella explota como una supernova.
El otro proceso que conduce a una explosión de supernova es el colapso gravitacional del núcleo de estrellas masivas y de corta duración al final de sus vidas. Los astrónomos creen que estos se observan en el Tipo Ib / c, o supernovas de Tipo II, que se asocian con poblaciones estelares jóvenes. La mayoría del material estelar es expulsado debido a las enormes cantidades de energía liberada en la explosión, dejando tras de sí un remanente con sólo una fracción de la masa inicial de la estrella.
En enero de 2005, una tenue supernova (SN 2005e) apareció en el halo de la galaxia cercana NGC 1032, y un equipo internacional de astrónomos recogió las observaciones de de la misma con telescopios en todo el mundo. Sorprendentemente, las mediciones de la composición química y la cantidad de material expulsado en el estallido no se ajusta a ninguno de los dos mecanismos de explosión conocidos. La falta de cualquier actividad de formación estelar cerca de la supernova y la masa muy pequeña expulsada en la explosión (sólo alrededor de un tercio de la masa del Sol) no está de acuerdo con una estrella gigante en explosión, por ejemplo originada en el colapso del núcleo. La alternativa, una vieja estrella enana blanca en explosión que tuvo mucho tiempo para viajar desde su lugar de nacimiento como estrella hasta el halo, no está de acuerdo con las observaciones, mientras que el espectro de la luz indica una composición química diferente. El material expulsado por la supernova contiene una mayor proporción de calcio y titanio que cualquier supernova observada hasta ahora. Estos elementos se producen en las reacciones nucleares que involucran helio en lugar del carbono y el oxígeno que se encuentra en el centro de las estrellas enanas blancas.
Los modelos de computadora han demostrado ahora que la supernova es más probable que se produjera en un sistema de interacción de dos estrellas cerca de la enana blanca, donde se extrae la envoltura de helio de una enana blanca hacia la otra. "Una vez que la estrella receptora ha acumulado una cierta cantidad, el helio comienza a arder de forma explosiva", explica Paolo Mazzali, (Instituto Max Planck para Astrofísica) que realiza los cálculos junto con David Arnett (Universidad de Arizona). "Los procesos únicos productores de determinados elementos químicos en estas explosiones podrían resolver algunos de los enigmas relacionados con el enriquecimiento químico. Esto podría ser, por ejemplo, la principal fuente de titanio."
La supernova SN 2005e podría ser sólo una de un subconjunto de nuevas supernovas tenues derivadas de esta distinta clase física de explosiones. Varios acontecimientos similares de supernovas se han identificado en galaxias elípticas evolucionadas, cuyas curvas de luz, ambientes y masa expulsada se describen mejor por el proceso de detonación de helio.
"Cuando observamos SN 2005e pronto quedó claro que estábamos viendo un nuevo tipo de supernova", dice Perets Hagai (Instituto Weizmann, ahora en el Centro de Astrofísica, Universidad de Harvard), observador conductor. "Como este tipo de supernovas son relativamente débiles, son difíciles de detectar. Pero si en realidad no son tan raras, podrían contener la respuesta a algunos enigmas físicos fundamentales acerca de la producción de elementos químicos en el universo."
Las supernovas inusuales son una especialidad de este equipo de astrónomos. Hace sólo unos meses que informó de la primera observación confirmada de otro tipo muy peculiar de supernova, que no deja atrás cualquier remanente. Dependiendo de su masa, las estrellas terminan sus vidas como enanas blancas, estrellas de neutrones o agujeros negros. Las estrellas extremadamente masivas, sin embargo, podrían desaparecer por completo en la explosión de una supernova al final de su vida. En estas supernovas llamadas supernovas de inestabilidad de par, partículas de luz energéticas se convierten en pares electrón-positrón, que no pueden contrarrestar el colapso gravitatorio. La contracción violenta desencadena una explosión nuclear que rasga la estrella dispersándola por completo. Los astrónomos identificaron tal supernova, SN 2007bi, en una galaxia enana cercana, y publicaron sus hallazgos en la revista Nature en diciembre de 2009.
Publicaciones originales
H.B. Perets, A. Gal-Yam, P. Mazzali et al. "Un nuevo tipo de explosión estelar de una progenitora rica en helio", Nature, vol. 465, p. 322-325, 20 de mayo 2010
A. Gal-Yam, Mazzali P., EO Ofek, et al. "Supernova 2007bi fue una explosión de una supernova de inestabilidad de par", Nature, vol. 462, p. 624-627, 03 de diciembre 2009
Fuente:
Demise of a star under surprising circumstances (Max Planck Institute for Astrophysics)
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