1 de abril de 2020
21 de mayo de 2014

Astrónomos observan la muerte violenta de una estrella gigante

Astrónomos observan la muerte violenta de una estrella gigante
NATURE

MADRID, 21 May. (EUROPA PRESS) -

   Por primera vez, los científicos tienen la confirmación directa de que una estrella masiva tipo Wolf-Rayet (WR) --que sufren grandes pérdidas de masa debido a intensos vientos estelares-- ubicada a 360 millones de años luz de distancia en la constelación de Bootes murió en una violenta explosión conocida como supernova de tipo IIb. WR es un tipo de estrellas muy masivas y calientes que sufren enormes pérdidas de masa por intesos vientos solares.

   Nuestro Sol puede parecer bastante impresionante, puesto que es 330.000 veces más masivo que la Tierra, representa el 99,86 por ciento de la masa total del sistema solar, genera alrededor de 400 billones de billones de vatios de potencia por segundo y tiene una temperatura de superficie de aproximadamente 10.000 grados centígrados. Sin embargo, para una estrella, es un peso ligero.

   Los gigantes cósmicos reales son las estrellas Wolf-Rayet, que son más de 20 veces más masivas que el Sol y por lo menos cinco veces más calientes. Debido a que estas estrellas son relativamente raras y a menudo están oscurecidas, los científicos no saben mucho acerca de cómo se forman, viven y mueren.

    Pero esto está cambiando gracias a un innovador estudio del cielo llamado 'intermediate Palomar Transient Factory' (iPTF), que utiliza los recursos del Centro Científico Computacional Nacional de Investigación Energética (NERSC, por sus siglas en inglés) y la Red de Ciencias Energéticas (ESnet, también en inglés), ambos ubicados en el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley del Departamento estadounidense de Energía (Berkeley Lab) para estudiar acontecimientos cósmicos fugaces como las supernovas.

   Grasicas a iPTF, investigadores del Instituto de Ciencia Weizmann de Israel, dirigidos por Avishay Gal-Yam, captaron la supernova SN 2013cu pocas horas después de su explosión. A continuación, activaron los telescopios terrestres y espaciales para observar el evento aproximadamente durante entre 5,7 y 15 horas después de su autodestrucción.

   "El desarrollo de capacidades de observación nuevas nos permite ahora estudiar las estrellas que estallan de formas con las que antes sólo podíamos soñar. Estamos avanzando hacia estudios en tiempo real de las supernovas", afirma Gal-Yam, astrofísico en el Departamento de Física de Partículas y Astrofísica del Instituto Weizmann y autor principal de un artículo publicado en 'Nature' sobre este hallazgo.

   "Por primera vez, podemos apuntar directamente a una observación y decir que este tipo de Wolf-Rayet conduce a una supernova de tipo IIb", añade Peter Nugent, quien encabeza el área de Cosmología Computacional del Centro de Berkeley Lab (C3) y lidera el equipo de Berkeley de la colaboración iPTF.

   "Cuando identifiqué el primer ejemplo de una supernova de tipo IIb en 1987, soñaba con que algún día tendríamos una prueba directa de qué tipo de estrella explotó. Es refrescante que ahora podamos decir que las responsables son las Wolf-Rayet, al menos en algunos casos", subraya Alex Filippenk, profesor de Astronomía en la Universidad de Berkeley. Tanto Filippenko como Nugent son también coautores del artículo de 'Nature'.

   Algunas estrellas supermasivas se convierten en Wolf-Rayets en la etapa final de sus vidas y resultan interesantes para los científicos porque enriquecen las galaxias con elementos químicos pesados ??que con el tiempo se convierten en los componentes básicos de los planetas y la vida. "Estamos determinando poco a poco qué tipo de estrellas explotan, por qué y qué clase de elementos producen", relata Filippenko, quien añade que esos elementos son fundamentales para la existencia de vida.

   Todas las estrellas, no importa cuál sea el tamaño, se pasan la vida fusionando átomos de hidrógeno para crear helio, de forma que, cuanto más masiva es una estrella, más gravedad ejerce, lo que acelera la fusión en el núcleo de la estrella, generando energía para contrarrestar el colapso gravitatorio. Cuando el hidrógeno se agota, una estrella supermasiva continúa fusionando los elementos todavía más pesados, como carbono, oxígeno, neón, sodio, magnesio y así sucesivamente, hasta que su núcleo se convierte en hierro.

   En este punto, los átomos (incluso las partículas subatómicas) se almacenan tan estrechamente que la fusión ya no libera energía en la estrella. Entonces, únicamente se apoya en la presión de la degeneración de electrones, la ley mecánica cuántica que prohíbe a dos electrones ocupar el mismo estado cuántico.

   Cuando el núcleo es lo suficientemente masivo, incluso la degeneración de electrones no soporta la estrella y se derrumba. Los protones y los electrones del núcleo se fusionan, liberando una enorme cantidad de energía y neutrinos, lo que, a su vez, alimenta una onda de choque que rasga la estrella y expulsa sus restos violentamente hacia el espacio, convirtiéndose en una supernova.

   La fase de Wolf- Rayet se produce antes de la supernova. Como la fusión nuclear se ralentiza, los elementos pesados ??forjados en el núcleo de la estrella suben a la superficie provocando fuertes vientos, que arrojan una enorme cantidad de material en el espacio y oscurecen la estrella a la vista de los telescopios de la Tierra.

   "Cuando una estrella Wolf-Rayet se convierte en supernova, la explosión rebasa el viento estelar y toda la información acerca de la estrella progenitora se va", dice Nugent. "Tuvimos suerte con SN 2013cu, puesto que captamos la supernova antes de que desapareciera con el viento. Poco después de que la estrella explotara, soltó un destello ultravioleta de la onda de choque que calentó e iluminó el viento. Las condiciones que observamos en ese momento eran muy similares a lo que había antes de la supernova", detalla.

   Antes de que los restos de la supernova alcanzaran el viento, el equipo de iPTF logró capturar sus firmas de luz química (o espectros) con el telescopio terrestre Keck, en Hawai, Estados Unidos, y vio los signos reveladores de una estrella Wolf-Rayet. Cuando estos expertos realizaron observaciones de seguimiento 15 horas más tarde con el satélite Swift de la NASA, la supernova era todavía muy caliente y emitía fuertemente la luz ultravioleta.

   En los días siguientes, los colaboradores de IPTF sumaron a telescopios de todo el mundo para ver el choque de la supernova en el material que había sido expulsado previamente de la estrella. Conforme pasaban los días, los investigadores lograron clasificar SN 2013cu como una supernova de tipo IIb por las débiles firmas de hidrógeno y los fuertes rasgos de helio en el espectro que apareció después de que la supernova se enfrió.