La emisión en radio del resto de supernova 1987A

El 23 de febrero de 1987 llegó a la Tierra la luz de la explosión de una estrella masiva acaecida 168 mil años antes. Los astrónomos bautizaron a dicho evento como la Supernova 1987A (la primera supernova observada en 1987) y, en cierta forma, revolucionó nuestro conocimiento de las etapas finales de las estrellas masivas. En efecto, la supernova SN 1987A no se originó por la explosión de una estrella enana blanca (supernova de tipo Ia) sino que fue consecuencia de la explosión de una estrella masiva al final de su vida (supernova de tipo II). Sobre la clasificación de las supernovas ya os hablé con detalle hace un par de años. La estrella que explotó se identificó pronto con Sanduleak -69° 202, una supergigante azul que se estima tenía unas 20 veces la masa del Sol, pero que era unas 100 mil veces más luminosa, teniendo una temperatura superficial de unos 16 mil grados centígrados. La identificación de la estrella progenitora causó revuelo en el mundo de la Astrofísica, ya que hasta entonces no se esperaba que una estrella de esas características pudiera explotar como supernova. Aparte de la gran cantidad de material caliente que se ha liberado al espacio, en evento de estas características debería haber creado una estrella de neutrones, aunque por el momento no se ha encontrado. En realidad SN 1987A no sucedió en nuestra Galaxia, sino en la Gran Nube de Magallanes, galaxia enana satélite de la Vía Láctea, cerca de una famosa región de formación estelar conocida como 30 Doradus o la Nebulosa de la Tarántula.

Comparación de la zona donde explotó la supernova SN 1987A antes, el 5 de febrero de 1984, (derecha) y 10 días después del evento, el 8 de marzo de 1987 (izquierda). La imagen antes de la explosión permitió confirmar que la estrella que explotó como SN 1987A era una supergigante azul quye estaba catalogada con el nombre de Sanduleak -69º 202. Ambas imágenes se captaron con el famoso Telescopio Anglo-Australiano, en el que estoy observando en este preciso momento. Crédito: David Malin / AAO.

Una de las razones por la que esta supernova fue (y es aún) tan importante es precisamente por su cercanía. A pesar de que nos pueda parecer que la Gran Nube de Magallanes está lejos (a sólo 168 000 años luz de distancia), en realidad está aquí al lado en comparación con las escalas del Cosmos. Fue la supernova más brillante vista desde Tierra desde la invención del telescopio cuatro siglos atrás y la cuarta más brillante en un milenio, tras la famosa supernova que originó la nebulosa del Cangrejo en 1054 (según los registros, se veía sin problema de día), la Supernova de Tycho en 1572 (magnitud -4) y la Supernova de Kepler en 1604 (magnitud de -2.5). El máximo brillo de la SN 1987A fue de magnitud 3, pero aún así resultaba uno de los objetos más brillantes del cielo del Hemisferio Sur en primavera (mejor dicho, otoño austral) de 1987. Por otro lado, la supernova SN 1987A también ha sido importante porque se detectaron neutrinos provenientes de la explosión, que alcanzaron nuestro planeta sólo unas horas antes de que vieramos explotar la estrella (*).

Vídeo sobre la explosión de la SN 1987A. El audio está en inglés. Crédito: Max Planck Institute of Astrophysics.
A pesar de que han transcurrido 26 años desde que vimos la explosión, el resto de supernova originado por SN 1987A sigue siendo objeto de análisis y estudio por los astrofísicos. Por ejemplo, después de que el brillo de SN 1987A fuera decayendo durante más de una década, unas zonas del resto de supernova comenzaron a brillar con más fuerza. En pocos años se vio aparecer un serie de objetos brillantes dentro de un anillo de material liberado por la estrella muerta unos 20 000 años antes de que explotara como supernova. Estas estructuras brillantes, que generan gran cantidad de radiación de alta energía en forma de rayos X, son consecuencia del choque del material energético expulsado por la supernova con dicho anillo formado con anterioridad. La onda de choque va calentando el material hasta que éste emite luz en el rango visible.

Time-lapse mostrando la evolución del resto de supernova SN 1987 en 15 años, desde 1994 a 2009, usando imágenes obtenidas con el Telescopio Espacial Hubble. La secuencia muestra la colisión del resto de supernova en expansión con un anillo de material denso liberado por la estrella progenitora unos 20000 años antes de la explosión. Crédito: Larsson, J. et al. (2011). "X-ray illumination of the ejecta of supernova 1987A". Nature 474 (7352): 484–486., video compilation: Mark McDonald.
Por otro lado, el resto de supernova originado por SN 1987A se ha observado de forma ininterrumpida casi todos los años usando el radiointerferómetro ATCA (Australia Telescope Compact Array, cerca de Narrabri, NSW, Australia). Recuerdo que yo trabajé durante más de 3 años en ATCA como astrónomo de soporte, incluso recuerdo una vez ayudé en observaciones de la SN 1987A. Precisamente, a finales de marzo se publicó un nuevo artículo en la revista científica The Astrophysical Journal que detalla las nuevas observaciones en radio del resto de supernova 1987A usando ATCA. El grupo de investigación, compuesto por astrofísicos australianos y de Hong Kong y liderado por la joven astrónoma Giovanna Zanardo (ICRAR, International Center for Radio Astronomy Research, Perth, Australia), consiguió la imagen de más resolución obtenida hasta la fecha en longitudes de onda milimétrica del resto de supernova en expansión.


(Arriba) Imagen del resto de la supernova SN 1987A a frecuencias de 7 mm (ondas de radio milimétricas) obtenida con el interferómetro Australia Telescope Compact Array (ATCA, NSW, Australia). Crédito: ICRAR / Giovanna Zanardo et al.
(Abajo) Imagen de la supernova observada en colores ópticos usando datos del Telescopio Espacial Hubble obtenidos en 2011. Ambas imágenes tienen la misma escala. Más información sobre esta imagen aquí.
Crédito de la imagen: NASA, ESA, and P. Challis (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics).
La emisión en continuo de radio de las supernovas proviene de la radiación sincrotrón (no térmica) de los electrones girando alrededor de las líneas de campo magnético. Las supernovas emiten gran cantidad de radiación a estas bajas frecuencias (longitud de ondas largas) porque actúan como aceleradores de partículas: la explosión expulsa gran cantidad de material, incluidos electrones, a gran velocidad, y a la vez originan campos magnéticos intensos como consecuencia de las extremas propiedades de la materia en estos lugares.

Imagen en falso color del resto de supernova SN 1987A. El color rojo codifica la información obtenida con los datos en radio continuo a 7 mm obtenidos con el interferómetro ATCA (NSW, Australia). En verde aparece la imagen conseguida en el rango óptico con el Telescopio Espacial Hubble. En azul se muestra la imagen en rayos X obtenida con el Observatorio Espacial Chandra (NASA). Crédito de la imagen: ICRAR.
Además de estas imágenes en continuo de radio a alta resolución, en este estudio se presenta un análisis de datos provenientes de otras frecuencias, en particular rayos X y datos en óptico, con los que se intenta modelar la historia y evolución de este resto de supernova. Así se intenta entender mejor la dinámica de las explosiones de supernova y cómo ocurre la interacción entre la onda de choque y el medio interestelar que rodea a la extrella muerta. Por otro lado, el análisis sugiere que debería existir un objeto muy compacto tipo púlsar en el centro del resto de supernova, lo que indicaría que la estrella no llegó a colapsar en un agujero negro (si fuera lo contrario se desafiaría otra vez nuestras ideas de cómo mueren las estrellas masivas). Así, en los próximos meses van a observar más profundamente en la parte central de la supernova para confirmar esta idea.
(*) Como expliqué entonces, el hecho de que tanto los neutrinos como los fotones de la explosión SN 1987A llegaran casi a la vez era una de las pruebas que indicaban que los neutrinos no podían viajar a velocidades mayores que la luz.
Historias relacionadas
- La supernova de los Anasazi (2 de julio de 2004).
- La supernova más joven de la Galaxia (15 de mayo de 2008)
- ¿Qué es una supernova? (22 de junio de 2011)
- Supernovas de tipo Ia (5 de julio de 2011)
- Galaxias en Zocos de Astronomía en primavera de 2011 (20 de septiembre de 2011)
- Supernovas, energía oscura y Premio Nobel de Física 2011 (6 de octubre de 2011)
- La relatividad de Einstein y los neutrinos (21 de octubre de 2011).
- En busca de las supernovas perdidas (26 de septiembre de 2012).