La estrella que sobrevivió a una explosión de supernova

Imágenes de la galaxia NGC 1309 antes y después de la explosión de la supernova SN 2012Z. Crédito: McCully y colaboradores.

Una supernova es la explosión catastrófica de una estrella. En particular, las supernovas termonucleares señalan la destrucción completa de una estrella enana blanca, sin dejar rastro. Cuando un equipo de astrónomos observó el sitio de la peculiar supernova termonuclear SN 2012Z con el Telescopio Espacial Hubble, se sorprendió al descubrir que la estrella había sobrevivido a la explosión. El equipo, dirigido por el doctor Curtis McCully, científico de astrodatos senior en el Observatorio Las Cumbres (LCO), estaba impresionado de encontrar que después de la supernova la estrella era incluso más brillante que antes de la explosión. Los desconcertantes resultados nos dan nueva información acerca del origen de algunas de las explosiones más comunes, pero también misteriosas, del universo.

Estas supernovas termonucleares también son llamadas supernovas Tipo Ia y son uno de los instrumentos más importantes en la caja de herramientas de los astrónomos, ya que son usadas para medir distancias cósmicas. Iniciadas en 1998, las observaciones de estas supernovas revelaron que el universo se expande a un ritmo acelerado. Se piensa que esto se debe a la energía oscura, cuyo descubrimiento ganó el Premio Nobel de Física en 2011.

Aunque son de vital importancia para la astronomía, el origen de las supernovas termonucleares es poco comprendido. Los astrónomos concuerdan en que son la destrucción de estrellas enanas blancas; estrellas con masa similar a la del Sol dentro de un tamaño como el de la Tierra. Se desconoce lo que causa que las estrellas exploten. Una teoría es que la enana blanca roba materia de una estrella compañera y cuando la enana adquiere demasiada masa, se inician reacciones termonucleares en el núcleo y se desencadena una explosión que destruye la estrella.

SN 2012Z fue un extraño tipo de explosión termonuclear, algunas veces llamada supernova Tipo Iax. Estas supernovas son las primas más tenues y débiles de las de Tipo Ia. Dado que son explosiones menos poderosas y más lentas, algunos han propuesto que son explosiones de supernova Tipo Ia fallidas. Las nuevas observaciones confirman esta teoría.

En 2012, la supernova 2012Z fue detectada en la galaxia espiral NGC 1309. Esta galaxia había sido estudiada en profundidad y se había tomado muchas imágenes con el telescopio Hubble en los años anteriores a la explosión. Las imágenes de Hubble fueron tomadas en 2013 en un esfuerzo por identificar cuál estrella en las imágenes anteriores correspondía a la estrella que había explotado. El análisis de estos datos en 2014 fue exitoso. De hecho, los científicos fueron capaces de identificar la estrella en la posición exacta de la supernova 2012Z. Esta fue la primera vez que la estrella progenitora de la supernova de una enana blanca había sido identificada.

“Estábamos esperando ver una de dos cosas cuando obtuvimos los datos más recientes del Hubble, ya sea que la estrella se hubiera extinguido completamente o que tal vez todavía estuviera allí, lo que significaría que la estrella que vimos en las imágenes anteriores a la explosión no era la que había explotado. Nadie estaba esperando ver una estrella sobreviviente que fuera más brillante. Era un verdadero rompecabezas”, dijo McCully, autor principal del estudio.

McCully y su equipo piensan que la estrella “medio explotada” se volvió más brillante debido a que se infló hasta un estado más grande. La supernova no fue lo bastante fuerte para expulsar todo el material, así que parte de este volvió a caer hacia lo que se conoce como remanente. Con el paso del tiempo, esperan que la estrella regrese lentamente a su estado inicial, solo menos masiva y más grande. Para las enanas blancas, mientras menos masa tengan, mayor es su diámetro.

“Esta estrella sobreviviente es como Obi-Wan Kenobi, regresando como un fantasma de la fuerza en Star Wars”, dice el doctor Andy Howell, otro autor del estudio, científico senior en LCO y profesor adjunto en la Universidad de California en Santa Bárbara. “La naturaleza intentó derribar esta estrella, pero regresó más poderosa de lo que podríamos haber imaginado. Aún es la misma estrella, pero volvió con una forma diferente. Trascendió la muerte”.

Durante décadas, los científicos pensaron que las supernovas de Tipo Ia explotan cuando una enana blanca alcanza cierto límite de tamaño, conocido como límite de Chandrasekhar, de alrededor de 1,4 veces la masa del Sol. Ese modelo ha perdido popularidad en los últimos años debido a que se ha encontrado muchas supernovas menos masivas y nuevas ideas teóricas han indicado que hay otras maneras de provocar que exploten. Los astrónomos no están seguros si las estrellas alguna vez se acercaron al límite de Chandrasekhar antes de explotar. Los autores del estudio ahora piensan que este crecimiento hasta el límite máximo es exactamente lo que le ocurrió a SN 2012Z.

“Las implicaciones para las supernovas de Tipo Ia son profundas”, dice McCully. “Hemos descubierto que las supernovas pueden crecer al menos hasta el límite y explotar. Pero las explosiones son débiles, al menos algunas veces. Ahora necesitamos comprender qué hace que una supernova falle y se convierta en una de Tipo Iax, y qué hace que una sea exitosa como una de Tipo Ia”.

El artículo “Still Brighter than Pre-explosion, SN 2012Z Did Not Disappear: Comparing Hubble Space Telescope Observations a Decade Apart” fue publicado el 1 de febrero de 2022 en The Astrophysical Journal.

Fuente: Las Cumbres Observatory