Viendo una explosión estelar en 3D

Material alrededor de SN 1987A (impresión artística). Crédito: ESO/L. Calçada

Utilizando el Very Large Telescope de ESO en Chile, astrónomos han obtenido por primera vez una visión tridimensional de la distribución del material interno expulsado por una estrella que estalló recientemente. De acuerdo a los resultados, la explosión original no sólo fue poderosa, sino que se concentró más hacia una dirección. Esto es un fuerte indicio de que la supernova debe haber sido muy turbulenta, reforzando los modelos computacionales más recientes.

A diferencia del Sol, que morirá de forma más bien tranquila, las estrellas masivas que llegan al final de sus cortas vidas explotan como supernovas, arrojando una amplia cantidad de material. Dentro de esta clase, la Supernova 1987A (SN 1987A), ubicada relativamente cerca, en la Gran Nube de Magallanes, ocupa un lugar muy especial. Detectada en 1987, SN 1987A fue la primera supernova observada a simple vista en 383 años (ver comunicado de prensa de ESO en inglés) y debido a su relativa cercanía, los astrónomos pudieron estudiar la explosión de una estrella masiva y sus secuelas con más detalle que nunca. Por eso no es extraño que pocos eventos en la astronomía moderna hayan sido recibidos por los científicos con tanto entusiasmo como éste.

SN 1987A ha sido una bonanza para los astrofísicos (ver dos comunicados de ESO, uno en inglés y otro diferente en español). Ha permitido conseguir notables “primicias”, como la detección de neutrinos desencadenando la explosión en el inestable centro estelar, la identificación de la estrella en placas fotográficas de archivo antes de su explosión, los signos de una explosión asimétrica, la observación directa de los elementos radiactivos producidos durante el estallido, la observación de la formación de polvo en la supernova, así como la detección de material circunestelar e interestelar (ver comunicado de ESO).

Nuevas observaciones realizadas con un instrumento único, SINFONI [1], instalado en el Very Large Telescope (VLT) de ESO en Chile, han proporcionado información aún más profunda sobre este increíble evento, permitiendo a los astrónomos obtener la primera reconstrucción en 3D de las partes centrales del material en explosión.

Esta visión tridimensional muestra que la explosión fue más fuerte y rápida en algunas direcciones que en otras, provocando una forma irregular que en ciertas partes se extienden aún más hacia el espacio.

El primer material eyectado de la explosión viajó a la increíble velocidad de 100 millones de kilómetros por hora, lo que representa una décima parte de la velocidad de la luz o cerca de 100 mil veces más rápido que un avión de pasajeros. Incluso a esta enorme velocidad, tardó 10 años en alcanzar el anillo de gas y polvo generado por la estrella moribunda antes de la explosión. La imagen demuestra además que otra ola de material está viajando diez veces más despacio y está siendo calentada por elementos radioactivos creados en la explosión.

“Hemos establecido la distribución de velocidad del material interior eyectado de la Supermova 1987A”, dice la autora principal Karina Kjær. “No se comprende muy bien cómo explota una supernova, pero la manera en que lo hizo está grabada en este material interno. Podemos ver que este material no fue eyectado simétricamente en todas direcciones, sino que parece haber tenido una dirección preferida. Además, esta dirección es diferente a la esperada a partir de la posición del anillo”.

Tal comportamiento asimétrico fue predicho por algunos de los más recientes modelos computacionales de supernovas, que descubrieron que ocurren inestabilidades a gran escala durante la explosión. De este modo, las nuevas observaciones son las primeras confirmaciones directas de tales modelos.

SINFONI es un instrumento líder en su tipo y sólo gracias al nivel de detalles que permite obtener fue posible que el equipo llegara a estas conclusiones. Su sistema avanzado de óptica adaptativa hizo posible contrarresta los efectos distorsionadores causados por la atmósfera terrestre, mientras que una técnica llamada espectrografía de campo integral permitió a los astrónomos estudiar muchas partes del caótico centro de la supernova, llevando a la reconstrucción de la imagen en 3D.

“La espectrografía de campo integral es una técnica especial que permite obtener, por cada píxel, información sobre la naturaleza y velocidad del gas”, dice Kjær. “Esto significa que, además de la imagen normal, obtenemos también la velocidad a lo largo de la línea de visión. Como conocemos el tiempo que ha transcurrido desde la explosión y sabemos que el material se está moviendo libremente hacia el exterior, podemos convertir esta velocidad en una distancia. Esto nos proporciona la imagen del material interno eyectado como si lo viéramos de frente y de costado”.

Notas

[1] El equipo usó el instrumento SINFONI (Spectrograph for INtegral Field Observations in the Near Infrared) instalado en el Very Large Telescope (VLT) de ESO en Chile. SINFONI es un espectrógrafo de campo integral y de infrarrojo cercano (1.1–2.45 µm) alimentado por un módulo de óptica adaptativa.

Información adicional

La investigación aparecerá en Astronomy & Astrophysics (“The 3-D Structure of SN 1987A’s inner Ejecta”, por K. Kjær y otros).

El equipo está compuesto por Karina Kjær (Queen’s University Belfast, Reino Unido), Bruno Leibundgut y Jason Spyromilio (ESO), y Claes Fransson y Anders Jerkstrand (Universidad de Estocolmo, Suecia).

Nota de prensa publicada en el portal de ESO.