Doble detonación: una nueva imagen muestra los restos de una estrella destruida por un par de explosiones

Tabla de contenido

Por primera vez, los astrónomos han obtenido evidencia visual de que una estrella encontró su fin detonando dos veces. Al estudiar los restos centenarios de la supernova SNR 0509-67.5 con el Very Large Telescope (VLT de ESO) del Observatorio Europeo Austral, han encontrado patrones que confirman que su estrella sufrió un par de explosiones. Este descubrimiento muestra algunas de las explosiones más importantes del Universo bajo una nueva luz.

Esta imagen, tomada con el Very Large Telescope (VLT) de ESO, muestra el remanente de supernova SNR 0509-67.5. Estos son los restos en expansión de una estrella que explotó hace cientos de años en una doble detonación, la primera evidencia fotográfica de que las estrellas pueden morir con dos explosiones. Los datos se capturaron con el instrumento Multi-Unit Spectroscopic Explorer (MUSE) del VLT. MUSE permite a los astrónomos mapear la distribución de diferentes elementos químicos, que se muestran aquí en diferentes colores. El calcio se muestra en azul y está dispuesto en dos capas concéntricas. Estas dos capas indican que la estrella ahora muerta explotó con una doble detonación. Crédito: ESO/P. Das et al. Estrellas de fondo (Hubble): K. Noll et al.

La mayoría de las supernovas son la muerte explosiva de estrellas masivas, pero una variedad importante proviene de una fuente modesta. Las enanas blancas, los núcleos pequeños e inactivos que quedan después de que estrellas como nuestro Sol queman su combustible nuclear, pueden producir lo que los astrónomos llaman una supernova de tipo Ia.

“Las explosiones de enanas blancas juegan un papel crucial en la astronomía”, señaló Priyam Das, estudiante de doctorado en la Universidad de Nueva Gales del Sur en Canberra, Australia, quien dirigió el estudio sobre SNR 0509-67.5 publicado en Nature Astronomy. Gran parte de nuestro conocimiento de cómo se expande el Universo se basa en las supernovas de tipo Ia, y también son la principal fuente de hierro en nuestro planeta, incluido el hierro en nuestra sangre. “Sin embargo, a pesar de su importancia, el enigma de larga data del mecanismo exacto que desencadenó su explosión sigue sin resolverse”, admitió.

Todos los modelos que explican las supernovas de tipo Ia comienzan con una enana blanca en un par de estrellas. Si orbita lo suficientemente cerca de la otra estrella de este par, la enana puede robar material de su compañera. En la teoría más establecida detrás de las supernovas de tipo Ia, la enana blanca acumula materia de su compañera hasta que alcanza una masa crítica, momento en el que sufre una sola explosión. Sin embargo, estudios recientes han insinuado que al menos algunas supernovas de tipo Ia podrían explicarse mejor por una doble explosión desencadenada antes de que la estrella alcanzara esta masa crítica.

Ahora, los astrónomos han capturado una nueva imagen que demuestra que su corazonada era correcta: al menos algunas supernovas de tipo Ia explotan a través de un mecanismo de “doble detonación”. En este modelo alternativo, la enana blanca forma una manta de helio robado a su alrededor, que puede volverse inestable e incendiarse. Esta primera explosión genera una onda de choque que viaja alrededor de la enana blanca y hacia adentro, desencadenando una segunda detonación en el núcleo de la estrella, creando finalmente la supernova.

Los astrónomos han encontrado esta huella dactilar en los restos de una supernova. Ivo Seitenzahl, quien dirigió las observaciones y estaba en el Instituto de Estudios Teóricos de Heidelberg en Alemania cuando se realizó el estudio, dijo que estos resultados muestran “una clara indicación de que las enanas blancas pueden explotar mucho antes de alcanzar el famoso límite de masa de Chandrasekhar, y que el mecanismo de ‘doble detonación’ ocurre en la naturaleza”. El equipo fue capaz de detectar estas capas de calcio (en azul en la imagen) en el remanente de supernova SNR 0509-67.5 mediante su observación con el Explorador Espectroscópico de Unidades Múltiples (MUSE) en el VLT de ESO. Esto proporciona una fuerte evidencia de que una supernova de tipo Ia puede ocurrir antes de que su enana blanca madre alcance una masa crítica.

¿Por qué?
#

Las supernovas de tipo Ia son clave para nuestra comprensión del Universo. Se comportan de manera muy consistente, y su brillo predecible, sin importar cuán lejos estén, ayuda a los astrónomos a medir distancias en el espacio. Usándolos como una cinta métrica cósmica, los astrónomos descubrieron la expansión acelerada del Universo, un descubrimiento que ganó el Premio Nobel de Física en 2011. Estudiar cómo explotan nos ayuda a entender por qué tienen un brillo tan predecible.

Das también tiene otra motivación para estudiar estas explosiones. “Esta evidencia tangible de una doble detonación no solo contribuye a resolver un misterio de larga data, sino que también ofrece un espectáculo visual”, dijo, describiendo la “estructura bellamente estratificada” que crea una supernova. Para él, “revelar el funcionamiento interno de una explosión cósmica tan espectacular es increíblemente gratificante”.

La investigación “Calcium in a supernova remnant shows the fingerprint of a sub-Chandrasekhar mass explosion” fue presentada para publicarse en Nature Astronomy. Autores: P. Das (University of New South Wales, Australia [UNSW] & Heidelberger Institut für Theoretische Studien, Heidelberg, Germany [HITS]), I. R. Seitenzahl (HITS), A. J. Ruiter (UNSW & HITS & OzGrav: The ARC Centre of Excellence for Gravitational Wave Discovery, Hawthorn, Australia & ARC Centre of Excellence for All-Sky Astrophysics in 3 Dimensions), F. K. Röpke (HITS & Institut für Theoretische Astrophysik, Heidelberg, Germany & Astronomisches Recheninstitut, Heidelberg, Germany), R. Pakmor (Max-Planck-Institut für Astrophysik, Garching, Germany [MPA]), F. P. A. Vogt (Federal Office of Meteorology and Climatology – MeteoSwiss, Payerne, Switzerland), C. E. Collins (The University of Dublin, Dublin, Ireland & GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung, Darmstadt, Germany), P. Ghavamian (Towson University, Towson, USA), S. A. Sim (Queen’s University Belfast, Belfast, UK), B. J. Williams (X-ray Astrophysics Laboratory NASA/GSFC, Greenbelt, USA), S. Taubenberger (MPA & Technical University Munich, Garching, Germany), J. M. Laming (Naval Research Laboratory, Washington, USA), J. Suherli (University of Manitoba, Winnipeg, Canada), R. Sutherland (Australian National University, Weston Creek, Australia), and N. Rodríguez-Segovia (UNSW).