Una explosión silenciosa

Comunicado de Prensa ESO PR 23/08.

Descubren un objeto intermedio entre las supernovas y los estallidos de rayos gamma.

Un equipo de astrónomos dirigido por europeos está proporcionando indicios de que una reciente supernova puede no haber sido tan normal como se creyó inicialmente. En cambio, se considera que la estrella que explotó colapsó en forma de agujero negro, produciendo un chorro débil, típico de acontecimientos mucho más violentos, los así llamados estallidos de rayos gamma.

Este objeto, SN 2008D, se encuentra, por lo tanto, entre las explosiones más débiles que producen chorros de movimiento rápido. Este descubrimiento representa un hito crucial para la comprensión de los fenómenos más violentos que se pueden observar en el universo.

ESO PR Photo 23a/08 – NGC 2770, SN 2007/uy y SN 2008D La galaxia espiral NGC 2770 y sus dos supernovas, según las estudió el Observatorio de Asiago. © ESO

Estos sorprendentes resultados, basados parcialmente en observaciones realizadas con el Telescopio Muy Grande de ESO, aparecieron el día 25 de julio de 2008 en Science Express, la versión on line de Science.

Las estrellas que al nacer poseen más de 8 masas solares finalizan su relativamente corta vida en un espectáculo cósmico de fuegos artificiales que ilumina el universo. El resultado es la formación de los objetos más densos que existen, estrellas neutrónicas y agujeros negros. Cuando estallan, algunas de las más masivas emiten un corto grito de agonía, en forma de estallido de rayos-X o rayos gamma de alta energía.

A primeras horas de la tarde (hora europea) del 9 de enero de 2008, el telescopio Swift NASA/STFC/ASI descubrió por azar un estallido de rayos-X de cinco minutos de duración proveniente de una fuente en el interior de la galaxia NGC 2770, localizada a unos 90 millones de años-luz en la dirección de la constelación del Lince. El satélite Swift estaba estudiando una supernova que había estallado el año anterior en la misma galaxia, pero el estallido de rayos-X provenía de otro lugar, y pronto mostró que surgía de una supernova diferente, denominada SN 2008D.

Investigadores del Instituto Nacional Italiano de Astrofísica (INAF), el Instituto Max Planck de Astrofísica (MPA), ESO, y de varias otras instituciones, han observado la supernova en gran detalle. El equipo está liderado por Paolo Mazzali del Observatorio de Padua del INAF y de MPA.

“Lo que hace que este acontecimiento resulte muy interesante”, dice Mazzali, “es que la señal de rayos-X era muy débil y “suave” [1], algo muy diferente a un estallido de rayos gamma y más en línea con lo que se podía esperar de una supernova normal”.

Por eso, después de que fue descubierta la supernova, el equipo rápidamente la observó desde el Observatorio Asiago en el norte de Italia y estableció que era una supernova Tipo Ic.

“Estas son supernovas producidas por estrellas que han perdido sus capas más externas ricas en hidrógeno y helio antes de estallar, y son el único tipo de supernovas que están asociadas con estallidos de rayos gamma de larga duración”, explica Mazzali. “Por lo tanto, el objeto se hizo aún más interesante”.

ESO PR Photo 23b/08 – NGC 2770 y sus dos supernovas Imágenes de NGC 2770 en tres épocas diferentes: la primera del 6 de enero de 2006 muestra la supernova SN 2007uy qye se está desvaneciendo. La segunda, tomada 6 días después, muestra la recién descubierta supernova SN 2008D. Es muy raro que ocurran dos supernovas al mismo tiempo en una galaxia dada, ya que suceden en promedio una vez cada 100 años; la última ocurrida en nuestra galaxia data de 1604. La tercera imagen, tomada casi un mes después, todavía muestra a las dos supernovas. SN 2007uy ha disminuido su brillo, mientras que SN 2008D ha aumentado su luminosidad. © ESO

A principios de este año un equipo independiente de astrónomos informó en la revista Nature que SN 2008D es una supernova bastante normal. El hecho de que se hubieran detectado rayos-X era, dijeron, porque por primera vez los astrónomos habían sido lo suficientemente afortunados como para detectar a la estrella en el acto mismo de la explosión.

Mazzali y su equipo piensan otra cosa. “Nuestras observaciones y modelos muestran que es un suceso bastante inusual, que se comprendería mejor como un objeto que estuviera en el límite entre las supernovas normales y los estallidos de rayos gamma”.

El equipo organizó una campaña de observación para monitorear la evolución de la supernova utilizando tanto a telescopios de ESO como nacionales, recogiendo una gran cantidad de datos. El comportamiento inicial de la supernova indicó que era un evento altamente energético, aunque no tan poderoso como un estallido de rayos gamma. Sin embargo, después de unos pocos días, el espectro de la supernova comenzó a cambiar. En particular, aparecieron líneas de helio, demostrando que la estrella progenitora no estaba tan desprovista como las supernovas asociadas con los estallidos de rayos gamma.

A lo largo de los años, Mazzali y su grupo han desarrollado modelos teóricos para analizar las propiedades de las supernovas. Cuando se los aplicó a SN 2008D, estos modelos indicaron que la estrella progenitora había sido al nacer unas 30 veces más masiva que el Sol, pero que para el momento de la explosión había perdido tanta masa que tenía apenas entre 8 y 10 masas solares. El resultado probable del colapso de una estrella tan masiva es un agujero negro.

“Dado que las masas y las energías involucradas son más pequeñas que en cualquier supernova conocida relacionada con estallidos de rayos gamma, pensamos que el colapso de la estrella dio nacimiento a un chorro débil, y que la presencia de la capa de helio hizo aún más difícil que el chorro permaneciera colimado, de modo que cuando emergió de la superficie estelar la señal fue débil”, dice Massimo Della Valle, co-autor.

“El escenario que proponemos implica que una actividad motora interior similar a un estallido de rayos gamma existe en todas las supernovas que forman un agujero negro”, agrega el co-autor Stefano Valenti.

“A medida que nuestros instrumentos de rayos gamma y rayos-X se van haciendo más avanzados, estamos descubriendo lentamente las muy diversas propiedades de las explosiones estelares”, explica Guido Chincarini, co-autor e Investigador Principal de la investigación italiana de los estallidos de rayos gamma. “Los brillantes estallidos de rayos gamma fueron más fáciles de descubrir, y ahora estamos viendo variaciones en un tema que enlaza estos eventos especiales con los más normales”.

Estos son, sin embargo, descubrimientos muy importantes, ya que continúan pintando una imagen de cómo las estrellas masivas finalizan su vida, produciendo objetos densos, e inyectando nuevos elementos químicos de regreso al gas del cual del cual se formarán nuevas estrellas.

Más información

“The metamorphosis of Supernova SN 2008D/XRF 080109: a link between Supernovae and GRBs/Hypernovae” (La metamorfosis de la supernova 2008D/XRF 080109: un enlace entre las supernovas y las hipernovas GRB), por Paolo Mazzali et al., Science Express, 24 de julio de 2008.

NOTAS

[1] Los astrónomos clasifican a los rayos-X como débiles cuando la cantidad relativa de rayos-X de alta energía es menor que la de los de menor energía.

VLT de ESO en Paranal, Chile. © ESO

Observatorio espacial de rayos gamma Swift. © NASA

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Artículo original: ESO Press Release 23/08.
Título: “The Quiet Explosion”
Fecha: Julio 24, 2008
Enlace con el artículo original: aquí
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