epespad

El desordenado nacimiento de supernova

pone en duda la fiabilidad de un patrón astronómico

El brillo de estrellas en explosión puede variar más de lo que los investigadores se dieron cuenta.


El desordenado nacimiento de supernova
La concepción de este artista muestra un enano blanco (a la izquierda) sifonando material de una estrella más grande, un proceso que eventualmente causará una explosión estelar.

Por Shannon Hall, para Nature 17 de agosto de 2017


Las estrellas que explotan conocidas como supernovas tipo Ia son tan consistentemente brillantes que los astrónomos las llaman velas estándar, que sirven para medir distancias cosmológicas. Pero estos postes cósmicos pueden no ser tan uniformes. Un nuevo estudio encuentra pruebas de que las supernovas pueden surgir por dos procesos diferentes, lo que agrega a sospechas persistentes de que las velas estándar no son tan estándar después de todo.

Los resultados, que han sido publicados en el servidor de preimpresión arXiv1 y aceptados para su publicación en el Astrophysical Journal, podrían ayudar a los astrónomos a calibrar las mediciones de la expansión del Universo. El seguimiento de las supernovas del tipo Ia mostró que el Universo se está expandiendo a un ritmo cada vez mayor, y ayudó a demostrar la existencia de energía oscura -- avances que aseguraron el Premio Nobel de Física 2011.

El hecho de que los científicos no entiendan completamente estas herramientas cosmológicas es embarazoso, dice el autor principal del estudio, Griffin Hosseinzadeh, un astrónomo de la Universidad de California en Santa Bárbara. "Uno de los mayores descubrimientos del siglo se basa en estas cosas y en realidad ni siquiera sabemos lo que son".

No es por falta de intento: los astrónomos han presentado una serie de hipótesis para explicar cómo surgen estas explosiones estelares. Los científicos alguna vez pensaron que las supernovas fueron construidas uniformemente, como fuegos artificiales en una línea de montaje cósmica. Eso cambió en los años 90, cuando los astrónomos notaron que algunas de las supernovas eran más oscuras que las otras.

Los astrónomos pueden corregir la diferencia porque las supernovas más brillantes parecen desvanecerse más lentamente que sus parientes más débiles. Sin embargo, el hecho de que cada "candela estándar" se ve ligeramente diferente de la siguiente es motivo de preocupación. "Cuando estás tratando de medir la tasa de expansión del Universo al 1%, estas sutiles diferencias te hacen preocuparte de que tal vez las supernovas de tipo Ia te están tirando", dice Peter Garnavich, un astrónomo de la Universidad de Notre Dame en Indiana.

Ardiendo intensamente

Al menos una cosa parece clara, sin embargo. Los astrónomos siguen convencidos de que una enana blanca, un remanente del tamaño de la Tierra de una estrella parecida al Sol, juega un papel central en la formación de cada supernova tipo Ia. Pero no están seguros de qué empuja a los enanos blancos sobre el borde, porque estas estrellas son demasiado estables para explotar por su cuenta. Eso sugiere que una estrella compañera -- otra enana blanca, una estrella como el Sol o incluso una estrella gigante -- ayuda a establecer cada supernova en movimiento.

Si esta estrella compañera es grande, la idea va, entonces la enana blanca sifará el material de ella. Eventualmente, acumularía tanta masa extra que la presión encendería una explosión termonuclear desenfrenada. Pero si la estrella compañera es pequeña --quizás una segunda enana blanca-- los dos cuerpos celestes se espiralaran entre sí y se fusionarían antes de explotar.

Los investigadores han estado buscando evidencias de estos procesos por la caza de las supernovas recién formadas. Esto se debe a que una supernova creada en el primer escenario dejaría evidencia: el material que salía de la explosión estelar se iluminaría cuando golpeara a la estrella compañera ligeramente más pequeña, pero aún intacta. Pero una supernova formada por la fusión de una enana blanca y un pequeño compañero borraría todos los rastros de las estrellas involucradas en su nacimiento.

Los astrónomos sólo habían visto evidencias para el segundo escenario - hasta ahora. El trabajo de Griffin y su equipo es el primero en reportar una supernova formada por un material de lana blanca enano de una estrella masiva. Los resultados añaden peso a la idea de que las supernovas de tipo Ia pueden formar a través de dos líneas de ensamblaje estelares diferentes.

En la búsqueda

El primer indicio del descubrimiento se produjo el 10 de marzo, cuando una supernova apareció en las afueras de la galaxia espiral NGC 5643, 16.9 millones de parsecs de la Tierra (55 millones de años luz). David Sand, un astrónomo de la Universidad de Arizona en Tucson y coautor del estudio, lo encontró mientras examinaba datos de la búsqueda de supernova DLT40, que escanea aproximadamente 500 galaxias cada noche.

Arena rápidamente tomó otra imagen para verificar que lo que había visto era una explosión estelar, no un asteroide desconocido. En pocos minutos, supo que era hora de alertar al Observatorio de Las Cumbres, una red de 18 telescopios alrededor del mundo que permite a los astrónomos monitorear objetos continuamente mientras se mueven por el cielo.

Hosseinzadeh, Sand y sus colegas observaron la supernova cada 5 horas durante aproximadamente 6 días y luego una vez por noche durante 40 días después - permitiéndoles trazar su luminosidad cambiante. Durante este período, vieron un salto temporal en el brillo causado por material expulsado de la supernova golpeando a la estrella compañera.

"Esta es la mejor evidencia aún para un choque debido a una estrella compañera en una supernova tipo Ia normal", dice Garnavich.

Pero el descubrimiento es sólo el comienzo de desentrañar el misterio detrás de estas velas no tan estándar. Para determinar mejor sus mediciones del cosmos, los astrónomos seguirán buscando más de estas débil supernovas jóvenes.

"Es como tener una herramienta que sabes usar, pero no sabes cómo funciona", dice Hosseinzadeh. "Entender la física de la herramienta que está usando parece mejor que usarla ciegamente."


Nature doi: 10.1038 / naturaleza.2017.22066

With a little help from Google Translate for Business

0 comentarios - El desordenado nacimiento de supernova