Supernova en tiempo real: revelan detalles nunca vistos de una estrella mientras explotaba

* Este contenido fue producido por expertos del Instituto Weizmann de Ciencias, uno de los centros más importantes del mundo de investigación básica multidisciplinaria en el campo de las ciencias naturales y exactas, situado en la ciudad de Rejovot, Israel.

La humanidad lleva mucho tiempo mirando al cielo en busca de respuestas. Hay relatos de supernovas (estrellas que explotan) que se remontan a miles de años, pero aunque hoy sabemos que estos fenómenos crean los componentes básicos de la vida, las condiciones que provocan la explosión de una estrella siguen siendo un gran misterio.

Los investigadores del Instituto Weizmann de Ciencias han logrado grandes avances para comprender mejor estos fascinantes fenómenos que nos crearon a nosotros y a todo lo que conocemos. Gracias a una combinación de suerte y determinación, pudieron recopilar datos de una supernova que se produce una vez en la vida. Sus hallazgos se publicaron en Nature .

Hasta hace muy poco, las supernovas se consideraban un fenómeno extremadamente raro: en nuestra galaxia, en el mejor de los casos, se producían una vez cada siglo, mientras que la última explosión observable tuvo lugar hace cientos de años. Los avances en la tecnología de los telescopios no pueden ayudar a recrear el asombroso efecto que debieron tener en nuestros antepasados, que podían presenciar cómo las supernovas iluminaban el cielo nocturno con la intensidad de cien millones de soles.

Sin embargo, estos avances lo compensan, ya que ayudan a identificar supernovas en galaxias lejanas y proporcionan muchos más datos de los que antes eran posibles. Aun así, el mismo problema persiste: como no podemos predecir la ocurrencia de una explosión, los astrofísicos suelen tener que desempeñar el papel de arqueólogos espaciales, llegando al lugar del suceso cuando ya se ha producido y tratando de reunir información a partir de los restos.

“Eso es lo que hace que esta supernova en particular sea diferente”, dice el estudiante de doctorado Erez Zimmerman del grupo del profesor Avishay Gal-Yam en el Departamento de Física de Partículas y Astrofísica de Weizmann. “Fuimos capaces, por primera vez, de seguir de cerca una supernova mientras su luz emergía del material circunestelar en el que estaba incrustada la estrella en explosión”. En términos más simples, esto equivalía a llegar a la escena del crimen mientras el asesinato todavía estaba ocurriendo.

Los científicos son los primeros en admitir que tuvieron muchísima suerte. El equipo de Gal-Yam solicitó tiempo de investigación en el telescopio espacial Hubble de la NASA con la esperanza de recopilar datos espectrales ultravioleta de cualquier supernova que estuviera interactuando con su entorno. En cambio, tuvieron la oportunidad de presenciar en tiempo real una de las supernovas más cercanas en décadas: una supergigante roja que explotaba en una galaxia vecina llamada Messier 101.

Por supuesto, aunque la suerte proporcionó la oportunidad y los medios, los investigadores aún necesitaban reunir los datos, lo que requirió mucho trabajo duro. La supernova fue descubierta un viernes, al comienzo del fin de semana en Israel y justo antes del fin de semana, en el Instituto Científico del Telescopio Espacial de Baltimore, el centro de operaciones del telescopio Hubble. Para complicar aún más las cosas, tuvo lugar dos días antes de la boda de Zimmerman . El equipo perseveró y trabajó toda la noche el mismo viernes, entregando las mediciones necesarias a la NASA en el momento justo. “Es muy raro, como científico, que tengas que actuar tan rápidamente”, dice Gal-Yam. “La mayoría de los proyectos científicos no ocurren en mitad de la noche, pero surgió la oportunidad y no tuvimos más opción que responder en consecuencia”.

La oportunidad era doblemente atractiva debido a sus coordenadas. El equipo no solo logró que el lento Hubble adoptara el ángulo correcto para registrar los datos necesarios, sino que, debido a la relativa proximidad de la explosión, resultó que el Hubble ya había realizado grabaciones en este sector del universo muchas veces antes. Al recurrir a los archivos de la NASA, los miembros del equipo de Gal-Yam y muchos otros grupos pudieron adquirir datos de antes de la eventual desaparición de la estrella, cuando todavía era solo una supergigante roja en sus últimas etapas de vida, creando así el retrato más completo de una supernova jamás realizado: una composición de sus últimos días y muerte.

Afortunadamente, su determinación dio sus frutos. Al analizar los datos de rayos ultravioleta y rayos X recibidos de los satélites Hubble y Swift de la NASA, así como de muchos de los mejores telescopios del mundo, los investigadores pudieron cartografiar las dos capas externas de la estrella en explosión y elaborar una hipótesis extraordinaria.

“Los cálculos del material circunestelar emitido en la explosión, así como la densidad y la masa de este material antes y después de la supernova, revelan una discrepancia, lo que hace muy probable que la masa faltante haya terminado en un agujero negro que se formó después de la explosión, algo que normalmente es muy difícil de determinar”, dice el estudiante de doctorado Ido Irani del equipo de Gal-Yam.

“Las estrellas se comportan de forma muy errática en sus años de vejez”, afirma Gal-Yam. “Se vuelven inestables y normalmente no podemos estar seguros de qué procesos complejos ocurren en su interior, porque siempre empezamos el proceso forense después de que se hayan producido los hechos, cuando ya se ha perdido gran parte de los datos”. Debido a la proximidad de la estrella y a la alta calidad de los datos recopilados, “este estudio presenta una oportunidad única para comprender mejor los mecanismos que llevan a la conclusión de la vida de una estrella y a la formación final de algo completamente nuevo”, afirma Zimmerman.

¿Qué pasará con la materia que formó la antigua supergigante roja de Messier 101? Probablemente nunca lo sabremos, pero las últimas etapas de la supernova aún están en curso y siguen llegando nuevos datos. Por lo tanto, es posible que, después de todo, este estudio y otros que vendrán después nos ayuden a comprender mejor cómo llegamos hasta aquí.

El profesor Avishay Gal-Yam es titular de la cátedra Arlyn Imberman. Es director del Centro de Física Experimental y del Instituto André Deloro de Investigación Espacial y Óptica, ambos en Weizmann. Su investigación cuenta con el apoyo del Fondo del Centro de Datos ULTRASAT de la Norman E. Alexander Family M Foundation.