A un paso de revelar el misterio de las supernovas superluminosas


SN 2006gy, una supernova superluminosa descubierta en 2006, origino su brillo excepcional cuando una explosión de Tipo Ia se estrelló contra una densa capa de material estelar, según una nueva investigación dirigida por astrofísicos de la Universidad de Estocolmo.

Las supernovas superluminosas son hasta 100 veces más brillantes que una supernova típica, pero no hay consenso sobre cómo se producen explosiones estelares tan brillantes.

Las primeras observaciones de SN 2006gy, una de las explosiones estelares más brillantes estudiadas en la historia de la cosmología, indicaron que el evento fue una supernova Tipo IIn.

Sin embargo, poco más de un año después de la explosión, SN 2006gy produjo un espectro de luz inusual con líneas de emisión no identificadas.

"Nadie había comparado los espectros del hierro neutro, es decir, el hierro que retenían todos los electrones, con las líneas de emisión no identificadas en SN 2006gy, porque el hierro normalmente está ionizado (uno o más electrones eliminados)", dijo el Dr. Anders Jerkstrand, del Departamento de Astronomía en la Universidad de Estocolmo.

"Lo probamos y vimos con entusiasmo cómo se alineaban línea tras línea, como en el espectro observado".

"Se volvió aún más emocionante cuando rápidamente resultó que se necesitaban grandes cantidades de hierro para hacer esas líneas, al menos un tercio de la masa del Sol; lo que descartaba directamente algunos escenarios antiguos y revelaban uno nuevo".

Según el modelo del equipo, el progenitor de SN 2006gy fue un sistema binario que constaba de una enana blanca del mismo tamaño que la Tierra y una estrella masiva y rica en hidrógeno tan grande como la órbita cercana de nuestro Sistema Solar.

A medida que la estrella rica en hidrógeno expandió sus capas solares, lo que sucede cuando se enciende un nuevo combustible en las últimas etapas de la evolución estelar, la enana blanca quedó atrapada en las capas y giró en espiral hacia el centro de su compañera.

Cuando llegó al centro, la enana blanca inestable explotó en una supernova Tipo Ia.

Esta supernova colisionó con las capas solares expulsadas de la estrella masiva, que se habían lanzado previamente al espacio durante la caída en espiral de la enana blanca, y esta colisión gigantesca dio lugar a la luz de SN 2006gy.

Supernova de tipo Ia
Una supernova de tipo Ia (uno-a) es un tipo de supernova que ocurre en sistemas binarios (dos estrellas que se orbitan entre sí) en las que una de las estrellas es una enana blanca. La otra estrella puede ser cualquier cosa, desde una estrella gigante hasta una enana blanca aún más pequeña.

Físicamente, las enanas blancas de carbono y oxígeno con una baja tasa de rotación, están limitadas a menos de 1,44 masas solares (M☉). Más allá de esto, se vuelven a encender y en algunos casos desencadenan una explosión de supernova. Un tanto confuso, este límite a menudo se conoce como la masa de Chandrasekhar, a pesar de ser marginalmente diferente del límite absoluto de Chandrasekhar, donde la presión de degeneración de electrones no puede prevenir el catastrófico colapso. Si una enana blanca acrecenta masa, desprendiéndola gradualmente de un compañero binario, la hipótesis general es que su núcleo alcanzará la temperatura de ignición para la fusión de carbono a medida que se acerca al límite.

Sin embargo, si la enana blanca se fusiona con otra enana blanca (un evento muy raro), excederá momentáneamente el límite y comenzará a colapsar, elevando nuevamente su temperatura más allá del punto de ignición de fusión nuclear. A los pocos segundos de iniciarse la fusión nuclear, una fracción sustancial de la materia en la enana blanca sufre una reacción desbocada, liberando suficiente energía como para iniciar a la estrella en una explosión de supernova.

Esta categoría de supernovas, de tipo Ia, produce una luminosidad máxima constante debido a la masa uniforme de enanas blancas que explotan a través del mecanismo de acreción. La estabilidad de este valor permite que estas explosiones se usen como velas estándar para medir la distancia a sus galaxias anfitrionas, porque la magnitud visual de las supernovas depende principalmente de la distancia.

"Que una supernova Tipo Ia parece estar detrás de SN 2006gy da un vuelco a lo que la mayoría de los investigadores habían creído", dijo el Dr. Jerkstrand.

"Que una enana blanca pueda estar en órbita cercana con una estrella masiva rica en hidrógeno, y explote rápidamente al caer al centro, proporciona nueva información importante para la teoría de evolución de doble estrella y las condiciones necesarias para que una enana blanca explote".

Referencia del documento científico:
Anders Jerkstrand et al. 2020. Una supernova de tipo Ia en el corazón del fugaz superluminoso SN 2006gy. Science, Vol. 367, Número 6476, págs. 415-418; doi: 10.1126 / science.aaw1469

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