Las observaciones sugieren múltiples orígenes para las supernovas

En el ejemplar del 24 de agosto de la revista Science, los astrónomos demuestran por primera vez que, al menos algunas supernovas termonucleares (Tipo Ia), proceden de una nova recurrente. Los resultados del estudio, dirigido por Ben Dilday, investigador de posdoctorado en física en la UC Santa Barbara y Las Cumbres Observatory Global Telescope Network (LCOGT), son sorprendentes debido a que las pruebas indirectas – pero sólidas – anteriores habían apuntado a la fusión de dos enanas blancas como la fuente de las supernovas de Tipo Ia.

Los autores concluyen que hay múltiples formas de crear una supernova de Tipo Ia – un hallazgo que podría tener implicaciones para comprender las diferencias observadas en estas “candelas estándar” que se usaron para revelar la presencia de la energía oscura.

La supernova PTF 11kx, descubierta por el Palomar Transient Factory (PTF) en una galaxia a 600 millones de años luz, relativamente cerca en términos astronómicos pero, como todas las supernovas de Tipo Ia, demasiado lejos para resolver los detalles de la estrella antes de su explosión. Sin embargo, los astrónomos pudieron discernir que la supernova estaba rodeada de una capa de gas, parte de la cual contenía hidrógeno que, probablemente, fue arrojado en anteriores erupciones de nova, décadas antes de que tuviese lugar la supernova. Estas explosiones más débiles, que no destruyen la estrella, son mucho más frecuentes. Aunque se ha encontrado anteriormente capas de material similares en un puñado de supernovas de Tipo Ia, su origen sigue siendo debatido, y nunca se han vinculado de manera convincente a las novas. Algunos dudaban de que el material siquiera estuviese cerca de la supernova.

PTF 11kx era diferente. El gas que la rodea se movía demasiado lentamente para proceder de la supernova, pero demasiado rápidamente para ser un viento estelar típico. Lars Bildsten, director del Instituto Kavli para Física Teórica de la UCSB, tiene la hipótesis de que era material lanzado desde una erupción de nova anterior, que se habría visto frenada al colisionar con el viento procedente de la estrella gigante roja. Los cálculos realizados por el estudiante graduado de la UCSB, Kevin Moore, demostraron que esta hipótesis era plausible, y llevaría al gas a moverse a las velocidades observadas. Para dar más crédito a la teoría, tenemos el hecho de que el material se movía a dos velocidades distintas — material interior que se movía más rápido que el material exterior —, exactamente lo esperado. El material más alejado se ha estado frenando desde hace décadas, mientras que el interior ha tenido menos tiempo para frenar.

Pero, de ser este el caso, el material eyectado por la supernova que se mueve a gran velocidad debería finalmente haber colisionado con el material de la nova. Esto es exactamente lo que sucedió unos dos meses después de la explosión. Nuevas observaciones demostraron que el material eyectado por la supernova impactó en el interior de la capa de material. Era imposible dudar de que el gas estaba cerca de la supernova. “Esta es la supernova más emocionante que jamás he estudiado”, dice Dilday. “Durante meses, casi cada nueva observación mostró algo que no habíamos visto nunca antes”.

El equipo quedó más convencido de la hipótesis de la nova por su similitud con RS Ophiuchi, una nova recurrente de nuestra propia galaxia. Al contrario que las supernovas lejanas, RS Oph está lo bastante cerca para que se conozcan sus propiedades: Es una estrella enana blanca (similar a lo que se convertirá el núcleo del Sol en 5.000 millones de años) en órbita alrededor de una estrella gigate roja. El material fluye desde la gigante roja en forma de viento estelar y aterriza sobre la enana blanca que, conforme se acumula el material, estalla periódicamente en un estallido de nova. RS Oph tiene una de estas explosiones cada 20 años aproximadamente, siendo la última en 2006. Pero los estudios teóricos indican que las enanas blancas pierden más masa en una erupción de nova de la que ganan de la gigante roja. Dado que se cree que la supernova de Tipo Ia tiene lugar cuando la enana blanca aumenta de masa hasta que no puede crecer más, muchos astrónomos concluyeron que las novas no podían producir supernovas de Tipo Ia. El nuevo estudio es la primera prueba observacional de que pueden. 

¿Podrían las novas explicar todas las supernovas? El equipo del PTF demostró anteriormente que SN 2011fe, la supernova de Tipo Ia más cercana en 25 años, no podía ser una nova del tipo que se sospecha que es PTF 11kx. Y cualquier gigante roja en el sistema binario se espera que sobreviva a la explosión de la enana blanca. Un reciente estudio no encontró tal superviviente en un remanente cercano de supernova, y concluyó que debía haber sido provocada por la fusión de dos enanas blancas. Finalmente, otros estudios demostraron que algunas supernovas son tan brillantes que, casi casi con toda certeza, son el resultado de la fusión de dos estrellas enanas blancas.

Predecir el número exacto de supernovas que pueden surgir a partir de novas es difícil, dado que los autores piensan que tuvieron suerte al ver la nova justo en el ángulo adecuado para poder deducir su presencia. Pero las novas tienen un aspecto muy distinto desde distintas direcciones, por lo que si hubiesen visto la explosión desde una perspectiva diferente, podrían haberla pasado por alto. Aun así, estiman que las novas dan lugar a más de una décima parte de todas las supernovas de Tipo Ia, pero a menos del 20 por ciento.

Andy Howell, segundo autor del estudio, dice: “Es una completa sorpresa descubrir que las supernovas termonucleares, que parecen todas tan similares, proceden de distintos tipos de estrellas. Sería como descubrir que algunos humanos evolucionaron a partir de ancestros simios, y otros de las jirafas. ¿Cómo podrían ser tan similares teniendo orígenes tan diferentes?”. Howell es el director del grupo de supernovas de LCOGT, y el miembro adjunto del profesorado de física en la UCSB.

Recientemente, algunos estudios han encontrado que las supernovas de Tipo Ia no son candelas estándar perfectas; su brillo depende del tipo de galaxia en la que se encuentran. La razón de esto es un misterio, pero el hallazgo de que algunas supernovas de Tipo Ia proceden de progenitores distintos parecería sugerir que el brillo final de las supernovas puede verse afectado por si proceden de una nova o la fusión de enanas blancas.

“No pensamos que esto ponga en duda la presencia de la energía oscura”, señala Dilday. “Pero demuestra que si queremos hacer progresos en su comprensión, tenemos que comprender mejor las supernovas”.

Fuente: Ciencia Kanija