Una estrella supergigante roja moribunda, 10 veces más masiva que nuestro sol, colapsó y, por primera vez, los observatorios de la Tierra han captado una explosión de supernova de tipo II en tiempo real.
En el verano de 2020, los astrónomos del Observatorio Keck de Hawái estaban realizando el estudio de transitorios del Experimento de Supernovas Jóvenes (YSE) cuando una luz brillante procedente de una estrella supergigante roja llamó su atención. Al inspeccionarla detenidamente, descubrieron el capítulo final de 130 días de la desaparición cataclísmica de una estrella.
El Observatorio Keck, con su telescopio Pan-STARRS en Haleakalā, Maui, (la otra plataforma es el Observatorio W. M. Keck, en Maunakea, isla de Hawai), compuesto por dos enormes telescopios de 10 metros, captó una «enorme cantidad de luz que irradiaba la supergigante roja», declaró el observatorio. Apenas unos meses más tarde, en otoño de 2020, una supernova se desplegó ante sus lentes.
Con base en este espectáculo celeste en tiempo real, el Observatorio Keck recurrió a un artista digital para representar la destrucción de la estrella:
(Cortesía del Observatorio W. M. Keck/Adam Makarenko)
Después de la explosión, el equipo continuó vigilando la supernova, que fue bautizada como SN 2020tlf. A partir de los datos obtenidos por el espectrógrafo DEep Imaging and Multi-Object Spectrograph (DEIMOS) y el espectrógrafo Near Infrared Echellette Spectrograph (NIRES) del Observatorio Keck, localizaron la antigua supergigante roja en la galaxia NGC 5731, a unos 120 millones de años luz de la Tierra.
«Se trata de un gran avance en nuestra comprensión de lo que hacen las estrellas masivas momentos antes de morir», dijo Wynn Jacobson-Galán, becario de investigación de la NSF en la UC Berkeley quien dirigió el estudio, publicado el 6 de enero de 2022. «La detección directa de la actividad pre-supernova en una estrella supergigante roja nunca se había observado antes en una supernova ordinaria de tipo II. Por primera vez, ¡observamos la explosión de una estrella supergigante roja!».
¿Qué son las supernovas tipo II?
Las supernovas tipo II se producen en estrellas supermasivas moribundas —que son al menos 8, y no más de 40 a 50, veces más masivas que nuestro sol—. El denso núcleo interno de hierro o níquel de la estrella se enfría, se contrae y, finalmente, colapsa bajo su propio peso y el de las capas superpuestas, lo que conduce a que el núcleo externo también se desplome hacia el interior, dando lugar a una implosión que puede alcanzar velocidades asombrosas de hasta el 23 por ciento de la velocidad de la luz con temperaturas de hasta 100,000 millones de grados Kelvin. Esta energía implosiva «rebota» hacia el exterior en forma de onda de choque, acelerando el material estelar suprayacente hasta la velocidad de escape, lo que produce el gran estallido que conocemos como «supernovas».
Lo que queda del núcleo aplastado hasta el punto de convertirse en una estrella de neutrones superdensa o incluso en un agujero negro, mientras que los gases superpuestos son expulsados violentamente hacia la periferia, creando el «denso material circunestelar que rodea a la estrella», según descubrió el Espectrómetro de Imágenes de Baja Resolución (LRIS) del Observatorio Keck poco después de que Pan-STARRS detectara por primera vez la estrella condenada.
Abriendo camino para la futura detección de supernovas.
Este primer registro de imágenes ofrece una nueva visión de cómo evolucionan las supergigantes rojas justo antes de explotar, rompiendo con la idea anterior de que permanecen relativamente inertes antes de explotar. «Nunca habíamos confirmado una actividad tan violenta en una estrella supergigante roja moribunda, en la que viéramos cómo producía una emisión tan luminosa y luego colapsaba y entraba en combustión, hasta ahora», afirmó la autora principal, Raffaella Margutti, profesora asociada de astronomía en la UC Berkeley.
En el futuro, este «potente destello» antes de la explosión podría allanar el camino para futuros estudios sobre transitorios, como YSE, para buscar la radiación luminosa que emana de otras supergigantes rojas. «Estoy muy emocionado por todas las nuevas ‘incógnitas’ que se han despejado con este descubrimiento», dijo Jacobson-Galán. «Detectar más eventos como SN 2020tlf tendrá un impacto decisivo en cómo definimos los meses finales de la evolución estelar, uniendo a observadores y teóricos en la búsqueda para resolver el misterio sobre cómo las estrellas masivas pasan los últimos momentos de sus vidas».
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