Identificar una supernova es un acontecimiento que los astrónomos suelen celebrar con entusiasmo. Y no es para menos si tenemos en cuenta que son uno de los sucesos más violentos con los que podemos toparnos en el cosmos. Conocerlas mejor es muy importante porque puede ayudarnos a entender con más precisión cómo son las últimas etapas de la vida de las estrellas masivas, y también los mecanismos que explican cómo el material originado por la síntesis estelar puede dar lugar a nuevos sistemas estelares.
Las herramientas matemáticas que manejan los astrofísicos actualmente describen las supernovas como el resultado inevitable del agotamiento de los procesos de fusión nuclear que tienen lugar en el núcleo de las estrellas masivas. Durante la etapa que se conoce como secuencia principal las estrellas obtienen su energía de la fusión de los núcleos de hidrógeno. A medida que se va consumiendo este elemento químico la estrella comienza a producir núcleos de helio, y, como es lógico, su composición comienza a evolucionar.
Durante este proceso se libera una enorme cantidad de energía y la estrella se ve obligada a reajustarse continuamente para mantener el equilibrio hidrostático, un fenómeno que es el resultado de la coexistencia de dos fuerzas opuestas capaces de compensarse. Una de ellas es la contracción gravitacional, que comprime la materia de la estrella, apretándola sin descanso. Y la otra es la presión de radiación y de los gases, que es el fruto de la ignición del horno nuclear y que intenta que la estrella se expanda.
Así es la vida de las estrellas masivas hasta que colapsan y desencadenan una supernova
Si la estrella es lo suficientemente masiva comenzará a consumir sus reservas de helio y producirá nuevos núcleos de carbono, manteniendo en todo momento el equilibrio hidrostático del que hemos hablado. Y si la estrella tiene la masa suficiente no se detendrá en la producción de carbono. Cuando este elemento se agote en el núcleo este se reajustará, comprimiéndose e incrementando una vez más su temperatura para frenar el colapso gravitacional.
A partir de este instante los núcleos de carbono entrarán en ignición mediante el proceso de fusión nuclear y comenzará la producción de elementos químicos aún más pesados. Mientras en el núcleo de la estrella se está llevando a cabo la fusión del carbono, en la capa inmediatamente superior se mantiene la ignición del helio. Y por encima de esta, del hidrógeno.
Durante la nucleosíntesis estelar las estrellas adquieren una estructura en forma de capas similar a la de una cebolla. En el núcleo reside el elemento más pesado, y a partir de ahí vamos ascendiendo por capas encontrándonos cada vez elementos más ligeros. Si la estrella ha acumulado la masa suficiente llegará un momento en el que el núcleo estará constituido esencialmente por hierro, y de este elemento químico no es posible obtener más energía mediante procesos de fusión nuclear.
En ese momento la presión de radiación y de los gases no es suficiente para contrarrestar la contracción gravitacional, por lo que el núcleo de hierro se contrae súbitamente bajo la enorme presión que ejercen sobre él todas las capas de material que tiene por encima. La estrella ha perdido el equilibrio hidrostático. En este instante toda esa materia pierde el soporte que ejercía el núcleo, que ahora es mucho más compacto, y cae sobre él con una velocidad enorme.
Cuando todo ese material de la estrella toca la superficie del núcleo se produce un efecto rebote que provoca que salga despedido con una energía descomunal hacia el medio estelar, quedando diseminado. Acaba de producirse una supernova. Algunas de ellas son tan energéticas que durante unos pocos segundos emiten más luz que toda la galaxia que las contiene. Sin embargo, los científicos sospechan desde hace mucho tiempo que este no es el único mecanismo que puede desencadenar la producción de una supernova.
Los astrofísicos creen haber dado con un nuevo tipo de supernova
Los cosmólogos barajan desde hace muchos años la posibilidad de que las supernovas también puedan originarse de una forma diferente a la que acabamos de describir. Las leyes de la física permiten que esta violenta descarga de energía que conlleva la proyección por el espacio de una enorme cantidad de materia pueda ser el resultado de la fusión prematura de una estrella masiva y una estrella de neutrones o un agujero negro. El problema es que hasta ahora los astrónomos no habían observado nada parecido. Pero esto ha cambiado recientemente.
Un grupo de astrofísicos ha publicado en la revista científica Science un interesantísimo artículo en el que defiende que tiene evidencias sólidas de la aparición de una supernova que parece proceder de la fusión de una estrella masiva y una estrella de neutrones. La señal de radio que ha estudiado fue recogida por la red de radiotelescopios VLASS (Very Large Array Sky Survey), y su intensidad parece ser inusualmente alta. Después de analizar concienzudamente la señal e hipotetizar cuál podría ser su origen decidieron corroborar que su observación era correcta antes de seguir adelante.
La cantidad de información que transporta una señal como la que sustenta esta investigación es asombrosa. Gracias a ella estos científicos han conseguido dar forma a evidencias sólidas
Lo que hicieron fue ponerse en contacto con la NASA para pedirle que consultase los registros del instrumento MAXI (Monitor of All Sky X-ray Image), una cámara muy sensible instalada en la Estación Espacial Internacional que escudriña el cosmos con el propósito de recoger señales de rayos X que pasan inadvertidas para otros instrumentos e identificar su procedencia. Y... ¡bingo! Ahí estaba esa misma señal. Y, efectivamente, parecía proceder de una supernova con unas características inusuales.
La cantidad de información que transporta una señal como la que sustenta esta investigación es asombrosa, y gracias a ella estos científicos han conseguido dar forma a evidencias sólidas que apuntan la posibilidad de que, como he mencionado unas líneas más arriba, esta supernova haya sido desencadenada por la fusión de una estrella masiva que aún no había consumido todo su combustible y una estrella de neutrones. O, incluso, un agujero negro.
El mecanismo que explica cómo ha podido llevarse a cabo la transferencia de masa de la estrella que ha sido engullida no se conoce aún con precisión. Estos investigadores tampoco saben cómo se ha desencadenado el colapso que ha producido la supernova, e incluso cabe la posibilidad de que, en realidad, este fenómeno no haya sido provocado por la fusión de un sistema binario. En cualquier caso, esta investigación es un punto de partida extraordinario que nos invita a indagar más en la naturaleza de los fenómenos más energéticos y asombrosos de cuantos tienen lugar en el cosmos.
Imagen de portada | NASA/ESA/JHU/R. Sankrit & W. Blair
Más información | Science
Ver 4 comentarios