Todas las supernovas son explosiones estelares de gran energía. Las supernovas clásicas son estrellas masivas que explotan cerca del final de su vida, dejando tras de sí una estrella de neutrones o un agujero negro, y un remanente compuesto de gas y polvo en expansión.
Pero no todas las supernovas son iguales. Algunas ocurren en sistemas binarios y se denominan supernovas de tipo 1a. Resulta que algunas de estas supernovas de tipo 1a pueden detonar dos veces.
Astrónomos que trabajan con el Very Large Telescope (VLT) del Observatorio Europeo Austral (ESO) han detectado patrones que indican que una antigua supernova explotó dos veces como supernova de Tipo 1a. El remanente de supernova se denomina SNR 0509-67.5 y se encuentra a unos 160.000 años luz de distancia, en la Gran Nube de Magallanes (LMC).
El descubrimiento se explica en una nueva investigación publicada en Nature Astronomy, titulada “El calcio en un remanente de supernova como huella de una explosión de masa inferior a la de Chandrasekhar“. El autor principal es Priyam Das, estudiante de doctorado de la Universidad de Nueva Gales del Sur en Canberra, Australia.
Una de las estrellas de una supernova de Tipo 1a siempre es una enana blanca. Las enanas blancas son los estados finales evolutivos de estrellas que no son lo suficientemente masivas como para convertirse en una estrella de neutrones o un agujero negro. Nuestro Sol terminará su vida como una enana blanca tras finalizar la fusión.
La estrella compañera de la enana blanca puede ser desde otra enana blanca hasta una estrella masiva. Las enanas blancas son extremadamente densas y su gravedad atrae el gas de la compañera hacia su superficie. Si se acumula suficiente masa, la enana blanca cruza un umbral y puede reencenderse y desencadenar una explosión de supernova.
Sin embargo, los astrónomos desconocen algunos detalles sobre estas supernovas. Las supernovas de tipo 1a desempeñan un papel importante en la galaxia al crear hierro, y los astrónomos desean saber más sobre ellas.
“Las supernovas de tipo 1a desempeñan un papel fundamental como sondas cosmológicas de la energía oscura y producen más de la mitad del hierro de nuestra galaxia”, escriben los investigadores en su artículo.
A pesar de su importancia central, la comprensión integral de sus sistemas progenitores y su mecanismo desencadenante sigue siendo un problema fundamental desde hace tiempo.
“Las explosiones de enanas blancas desempeñan un papel crucial en la astronomía”, afirmó el autor principal, Das, en un comunicado de prensa. “Sin embargo, a pesar de su importancia, el antiguo enigma del mecanismo exacto que desencadena su explosión sigue sin resolverse”.
Los astrofísicos han tenido dificultades para explicar el funcionamiento de las enanas blancas de tipo 1a. Una explicación popular es el modelo de explosión de masa de Chandrasekhar. El límite de Chandrasekhar es un límite de masa para las enanas blancas de aproximadamente 1,4 masas solares.
Por debajo de este límite, la presión de degeneración electrónica de la enana blanca protege a la estrella contra el colapso gravitacional. Cuando la enana blanca supera este límite de masa absorbiendo materia de su compañera, se produce una fusión de carbono a través de la estrella y explota como una SN de Tipo 1a.
A medida que los investigadores han observado cada vez más enanas blancas, este modelo se ha puesto en duda. No puede explicar la cantidad de supernovas de tipo 1a, y muchas de ellas parecen estar explotando por debajo del límite de masa de Chandrasekhar. Estas son supernovas de tipo 1a con masa inferior a la de Chandrasekhar.
Surgió un nuevo modelo para explicar estas supernovas de masa inferior a la de Chandrasekhar, denominado modelo de doble detonación. En este modelo, la enana blanca acrecienta helio sobre su superficie hasta que explota. La explosión envía ondas de choque tanto hacia adentro como hacia afuera.
Las enanas blancas tienen núcleos de carbono y oxígeno, y el choque que se desplaza hacia el interior comprime dicho núcleo. Si el choque es lo suficientemente potente, desencadena una segunda detonación en el núcleo, de ahí el término “doble detonación”.
Aunque los astrofísicos habían predicho estas supernovas de doble detonación, no existía evidencia visual clara. A medida que los investigadores trabajaban en el problema, predijeron la huella química que estas supernovas dejarían. Descubrieron que dos capas separadas de calcio serían el resultado de una supernova de tipo 1a de doble detonación.
El equipo de investigación utilizó el VLT y su instrumento Multi-Unit Spectroscopic Explorer (MUSE) para examinar SNR 0509-67.5 y encontró dos capas de calcio distintas. “Descubrimos una morfología de doble capa de calcio altamente ionizado [Ca XV] y una capa única de azufre [S XII], observada en la eyección de choque inverso”, escriben los autores.
Los resultados muestran “una clara indicación de que las enanas blancas pueden explotar mucho antes de alcanzar el famoso límite de masa de Chandrasekhar, y que el mecanismo de ‘doble detonación’ efectivamente ocurre en la naturaleza”, según el coautor de la investigación, Ivo Seitenzahl.
Seitenzahl dirigió las observaciones y estaba en el Instituto de Estudios Teóricos de Heidelberg, Alemania, cuando se realizó el estudio. Estas SN de Tipo 1a de doble detonación explican algunos de los fenómenos observados por los astrofísicos. Pueden explicar la diversidad de brillo y perfiles espectrales de las SN de Tipo 1a, y la combustión de helio puede producir elementos de masa intermedia que se observan en sus firmas espectrales. También puede explicar las SN de Tipo 1a que los astrónomos observan con diferentes masas de enanas blancas y tipos de acompañantes. Los autores explican que una SN de cuádruple detonación también es posible cuando un par binario de enanas blancas se fusiona.
“Simulaciones multidimensionales recientes de doble detonación muestran que, en el escenario de fusión de enanos enanos, además de que el enano enano primario sufre una doble detonación, el enano enano compañero también puede sufrir una doble detonación (lo que resulta en una ‘detonación cuádruple’) al ser impactado por material eyectado del enano enano primario en explosión”, escriben en su conclusión.
“Es posible que esta doble detonación también conduzca a la estructura de doble capa observada en el calcio”.
Las estrellas supernovas de tipo 1a desempeñan papeles importantes y una comprensión más profunda de estas explosiones cósmicas ayudará a los científicos a comprender un par de cosas. Las supernovas sirven como velas estándar en la escala de distancias cósmicas y comprenderlas ayudará a los cosmólogos a entender la energía oscura, la fuerza misteriosa que impulsa la expansión del Universo.
También producen gran parte del hierro del universo. La masa de la Tierra está compuesta por aproximadamente un 32% de hierro, y es improbable que se formen planetas rocosos sin hierro. El hierro también transporta oxígeno en la sangre, un componente esencial de nuestra naturaleza. Comprender su origen nos ayuda a comprender la arquitectura general de la naturaleza.
Fuente: Universe Today.
