Astrónomos observan el preciso momento en que una estrella muere

El Telescopio Espacial Hubble de la NASA ha obtenido una visión completa y sin precedentes de los primeros momentos de la catastrófica desaparición de una estrella.

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Los datos del Hubble, combinados con otras observaciones de la estrella desde telescopios terrestres y espaciales, pueden dar a los astrónomos un sistema de alerta temprana para otras estrellas a punto de explotar.

“Solíamos hablar sobre el trabajo de las supernovas como si fuéramos investigadores de la escena del crimen, donde aparecíamos después del hecho y tratábamos de averiguar qué le había pasado a esa estrella”, explicó en un comunicado Ryan Foley de la Universidad de California en Santa Cruz, líder del equipo que hizo este descubrimiento. “Esta es una situación diferente, porque realmente sabemos lo que está pasando y realmente vemos la muerte en tiempo real”.

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La supernova, llamada SN 2020fqv, se encuentra en las galaxias mariposa en interacción, que se encuentran a unos 60 millones de años luz de distancia en la constelación de Virgo. Fue descubierto en abril de 2020 por el Zwicky Transient Facility en el Observatorio Palomar en San Diego, California. Los astrónomos se dieron cuenta de que la supernova estaba siendo observada simultáneamente por el Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS), un satélite de la NASA diseñado principalmente para descubrir exoplanetas, con la capacidad de detectar una variedad de otros fenómenos. Entrenaron rápidamente al Hubble y a un conjunto de telescopios terrestres en él.

Juntos, estos observatorios dieron la primera vista holística de una estrella en la etapa más temprana de destrucción. El Hubble sondeó el material muy cerca de la estrella, llamado material circunestelar, pocas horas después de la explosión. Este material se desprendió de la estrella en el último año de su vida. Estas observaciones permitieron a los astrónomos comprender lo que le estaba sucediendo a la estrella justo antes de morir.

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“Rara vez podemos examinar este material circunestelar muy cercano, ya que solo es visible durante un tiempo muy corto y, por lo general, no comenzamos a observar una supernova hasta al menos unos días después de la explosión”, explicó Samaporn Tinyanont, primer autor del estudio que se publica en Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. “Para esta supernova, pudimos hacer observaciones ultrarrápidas con el Hubble, lo que proporcionó una cobertura sin precedentes de la región justo al lado de la estrella que explotó”.

El equipo analizó las observaciones de Hubble de la estrella que se remontan a la década de 1990. TESS proporcionó una imagen del sistema cada 30 minutos comenzando varios días antes de la explosión, a través de la explosión misma y continuando durante varias semanas. Hubble se utilizó de nuevo a partir de solo unas horas después de que los astrónomos detectaran por primera vez la explosión. Y al estudiar el material circunestelar con el Hubble, los científicos obtuvieron una comprensión de lo que estaba sucediendo alrededor de la estrella en la década anterior. Al combinar toda esta información, el equipo pudo crear una mirada de varias décadas a los últimos años de la estrella.

“Ahora tenemos toda esta historia sobre lo que le sucedió a la estrella en los años previos a su muerte, hasta el momento de la muerte y luego de eso”, dijo Foley. “Esta es realmente la vista más detallada de estrellas como esta en sus últimos momentos y cómo explotan”.

La piedra Rossetta de las supernovas

Tinyanont y Foley llamaron a SN 2020fqv “la Piedra Rosetta de las supernovas”. La antigua Piedra de Rosetta, que tiene el mismo texto inscrito en tres escrituras diferentes, ayudó a los expertos a aprender a leer los jeroglíficos egipcios.

En el caso de esta supernova, el equipo científico utilizó tres métodos diferentes para determinar la masa de la estrella en explosión. Estos incluyeron comparar las propiedades y la evolución de la supernova con modelos teóricos; usar información de una imagen de archivo del Hubble de 1997 de la estrella para descartar estrellas de mayor masa; y el uso de observaciones para medir directamente la cantidad de oxígeno en la supernova, que sondea la masa de la estrella. Los resultados son todos consistentes: alrededor de 14 a 15 veces la masa del Sol. Determinar con precisión la masa de la estrella que explota en una supernova es crucial para comprender cómo viven y mueren las estrellas masivas.

“La gente usa mucho el término ‘Piedra Rosetta’. Pero esta es la primera vez que hemos podido verificar la masa con estos tres métodos diferentes para una supernova, y todos son consistentes”, dijo Tinyanont. “Ahora podemos avanzar utilizando estos diferentes métodos y combinándolos, porque hay muchas otras supernovas en las que tenemos masas de un método pero no de otro”.

En los años previos a la explosión de las estrellas, tienden a volverse más activas. Algunos astrónomos señalan a la supergigante roja Betelgeuse, que recientemente ha estado arrojando cantidades significativas de material, y se preguntan si esta estrella pronto se convertirá en supernova. Si bien Foley duda de que Betelgeuse explote de forma inminente, sí cree que deberíamos tomarnos en serio estos estallidos estelares.

“Esto podría ser un sistema de alerta”, dijo Foley. “Entonces, si ves que una estrella comienza a temblar un poco, comienza a actuar, entonces tal vez deberíamos prestar más atención y realmente tratar de entender lo que está sucediendo allí antes de que explote. A medida que encontramos más y más supernovas de este tipo de un excelente conjunto de datos, podremos comprender mejor lo que está sucediendo en los últimos años de la vida de una estrella”.

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