En 2022, la luz de una supernova a 75 millones de años luz de distancia llegó a la Tierra. Y hoy tenemos algunos de los resultados más sorprendentes de su estudio. Se trata de un eslabón perdido entre las estrellas y los agujeros negros. Por primera vez, los astrónomos han conseguido evidencia observacional directa del proceso estelar que produce estrellas de neutrones y agujeros negros a partir de una supernova que explotó en una galaxia cercana.
Descubren que las supernovas pueden crear agujeros negros
Aunque no ha quedado muy claro si el resultante es un agujero negro o una estrella de neutrones, lo que sí ha confirmado sin lugar a dudas es que el colapso de las últimas etapas de las estrellas masivas crea los objetos más densos del universo. Es la primera vez que los investigadores pueden observar este proceso en tiempo real y es que las supernovas son difíciles de estudiar porque son imposibles de predecir y desaparecen rápidamente.
Cuando las estrellas masivas llegan al final de sus vidas, colapsan bajo su propia gravedad tan rápidamente que se produce una violenta explosión conocida como supernova. Los astrónomos creen que después de la gran explosión, lo que queda es el núcleo ultradenso, o remanente compacto, de la estrella y dependiendo de su masa se convierte en una cosa u otra.
Un golpe de suerte cósmico
La supernova protagonista en cuestión es SN 2022jli situada en el brazo espiral de una galaxia llamada NGC 157 que, al parecer, tenía una estrella compañera que se salvó de la fuerza violenta de la supernova y ahora representa un fantástico laboratorio para que los astrofísicos aprendan qué sucede una vez que una estrella se convierte en supernova. La mayoría de las estrellas masivas están en órbita con una estrella compañera en lo que se conoce como sistema binario, y la estrella que causó SN 2022jli no fue una excepción
«Los investigadores han creído durante mucho tiempo que se produce un remanente compacto en el centro de una explosión estelar masiva», explica el autor principal del estudio, Ping Chen, becario postdoctoral en el laboratorio del Prof. Avishay Gal-Yam en el Departamento de Física de Partículas y Astrofísica de Weizmann. “Pero ha sido difícil encontrar un vínculo directo entre las explosiones de supernovas y los objetos compactos recién formados. En este trabajo establecemos un vínculo muy directo”, continúa el experto, cuyo estudio -uno de ellos- ha sido publicado en la revista Nature (el otro fue publicado en The Astrophysical Journal Letters).
Estrellas de neutrones
Una vez que la supernova SN 2022jli fue detectada por un astrónomo aficionado sudafricano (Berto Monard), dos equipos comenzaron inmediatamente a estudiar el evento e informaron que a medida que el brillo de la supernova comenzó a disminuir, precisamente tal y como se esperaba, mostró un brillo y un desvanecimiento periódicos de 12 días durante los siguientes 200 días. ¿Por qué motivo?
Los investigadores encontraron explosiones de radiación gamma y movimiento de hidrógeno en el lugar donde tuvo lugar la supernova. Su análisis encontró que los cambios en el brillo probablemente fueran causados por una interacción entre el remanente de SN 2022jli y la estrella compañera. Cuando SN 2022jli expulsó su material exterior, infló de hidrógeno a su estrella compañera. A medida que este hidrógeno caía sobre el remanente, se calentaba y provocaba un brillo.
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“En los datos de SN 2022jli vemos una secuencia repetida de brillo y desvanecimiento. Esta es la primera vez que se detectan oscilaciones periódicas repetidas, durante muchos ciclos, en una curva de luz de supernova”, aclaró Thomas Moore de la Queen’s University de Belfast en un comunicado de prensa.
Esto es lo que deja una estrella tras de sí dependiendo de su masa:
Si son estrellas más pequeñas que ocho soles producen una enana blanca (lo mismo que le pasará a nuestro propio Sol en unos miles de años).
Si la estrella tenía entre 8 y 30 veces la masa del Sol, el núcleo colapsa formando una estrella de neutrones de hasta 2,3 masas solares.
Si se trata de una estrella muy masiva, de más de 30 masas solares, se convierte en agujeros negros de masa estelar (o una estrella de neutrones).
Supernova / iStock
Gracias a este hallazgo, los astrónomos saben ahora un poco más sobre los mecanismos exactos de este proceso tras ocurrir la muerte de una estrella y por qué algunos núcleos son lo suficientemente densos como para caer sobre sí mismos en una supernova, mientras que otros se convierten en una enorme y furiosa masa de neutrones.
«Nuestra investigación es como resolver un rompecabezas reuniendo todas las pruebas posibles», afirmó Chen. «Todas estas piezas alineadas conducen a la verdad».
¿Cuál es el siguiente paso?
Los expertos opinan que el sistema podría ser estudiado por telescopios espaciales como James Webb o Hubble o grandes observatorios terrestres como el Very Large Telescope, que podrían proporcionar información adicional sobre cómo evoluciona el sistema estelar con el tiempo y permitir a los astrónomos buscar más estallidos.
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Referencias:
- This research was presented in two papers. The team led by P. Chen published a paper titled “A 12.4 day periodicity in a close binary system after a supernova” in Nature (doi: 10.1038/s41586-023-06787-x).
- The team led by T. Moore published a paper titled “SN 2022jli: A Type 1c Supernova with Periodic Modulation of Its Light Curve and an Unusually Long Rise” in The Astrophysical Journal Letters (doi: 10.3847/2041-8213/acfc25).
