El telescopio Kepler capta los primeros instantes de una explosión estelar

Ilustración artística de las ondas de choque de la implosión alcanzando la superficie de la estrella. Crédito: NASA Ames, STScI/G. Bacon.

El brillante destello de la onda de choque de la explosión de una estrella –lo que los astrónomos denominan “choque de ruptura”– ha sido captado por primera vez en longitud de onda óptica (luz visible) por el cazador de planetas de la NASA, el Telescopio Espacial Kepler.

Un equipo internacional de científicos, liderado por Peter Garnavich, profesor de astrofísica en la Universidad de Notre Dame en Indiana, analizó la luz captada por Kepler cada 30 minutos durante un periodo de tres años de 500 galaxias lejanas, estudiando unos 50 billones de estrellas. Buscaban signos de explosiones de estrellas masivas, o supernovas.

En 2011, dos de estas estrellas masivas, llamadas supergigantes rojas, explotaron mientras se encontraban en el campo de visión de Kepler. La primera de estas gigantes, KSN 2011a, posee casi 300 veces el tamaño del Sol y a solo 700 millones de años-luz de distancia de la Tierra. La segunda, KSN 2011d, con unas 500 veces el tamaño del Sol y aproximadamente a 1.200 millones de años-luz.

“Para poner sus tamaños en perspectiva, la órbita de la Tierra alrededor del Sol cabría con facilidad dentro de estas colosales estrellas”, dijo Garnavich.

Se trate de un accidente aéreo, de automóviles o de una supernova, captar imágenes de eventos repentinos y catastróficos es extremadamente difícil pero tremendamente útil para comprender la causa. Así como la expansión de las cámaras móviles ha hecho los videos de accidentes más comunes, la observación constante de Kepler ha permitido a los astrónomos ver la onda de choque de una supernova alcanzar la superficie de una estrella. El choque de ruptura mismo dura solo unos 20 minutos, así que captar el destello de energía es un hito para la investigación de los astrónomos.

“A fin de ver algo que ocurre en escalas de tiempo de minutos, como un choque de ruptura, se desea tener una cámara monitoreando el cielo de manera continua”, dijo Garnavich. “No se sabe cuándo se apagará una supernova, y el monitoreo de Kepler nos permitió ser testigos cuando comenzó la explosión”.

Las supernovas como estas –conocidas como del tipo II– comienzan cuando el centro de una estrella se queda sin combustible nuclear, causando que su núcleo colapse debido a la gravedad.

Las dos supernovas encajan con los modelos matemáticos de las explosiones de tipo II, reforzando las teorías existentes. Pero también revelaron lo que podría ser una variedad inesperada en los detalles individuales de estos cataclísmicos eventos estelares.

Si bien ambas explosiones liberaron una cantidad similar de energía, no se observó un choque de ruptura en la más pequeña de las supergigiantes. Los científicos piensan que probablemente se debe a que la más pequeña está rodeada de gas; tal vez la cantidad suficiente de gas para ocultar la onda de choque cuando alcanzó la superficie de la estrella.

“Ese es el enigma de estos resultados. Se observa dos supernovas y se ve dos cosas diferentes. Eso es diversidad máxima”, indicó Garnavich.

Comprender la física de estos violentos eventos permite a los científicos comprender mejor cómo las semillas de la complejidad química y de la vida misma se han dispersado en el espacio y el tiempo en nuestra galaxia.

“Todos los elementos pesados del Universo provienen de explosiones de supernova. Por ejemplo, toda la plata, el níquel y el cobre de la Tierra e incluso de nuestros cuerpos proviene de la agonía explosiva de las estrellas”, explicó Steve Howell, científico de proyecto de las misiones Kepler y K2 de la NASA en el Centro de Investigación Ames en Silicon Valley. “La vida existe gracias a las supernovas”.

El estudio “Shock Breakout and Early Light Curves of Type II-P Supernovae Observed with Kepler” fue publicado el 14 de marzo de 2016 de The Astrophysical Journal.

Fuente: NASA