Simulación de una supernova de Tipo Ia en la que el material expulsado de la explosión (rojo) se encuentra con una estrella compañera (azul). Esta colisión agrega luz ultravioleta adicional a la supernova vista desde la Tierra. Crédito:Dan Kasen
Por primera vez, Los astrónomos han observado un evento cósmico con gran detalle del que solo habían vislumbrado antes:una supernova y su eyecta explosiva chocando contra una estrella compañera cercana. El descubrimiento fue posible gracias a una encuesta especializada que aprovechó los avances recientes en la conexión de telescopios de todo el mundo en una red robótica.
David Sand, un profesor asistente en la Universidad de Arizona, descubrió la supernova el 10 de marzo, 2017, en la galaxia NGC 5643. A 55 millones de años luz, fue una de las supernovas más cercanas descubiertas en los últimos años. Designado SN 2017cbv, fue encontrado por la encuesta DLT40, que significa "Distancia inferior a 40 megaparsecs" o 120 millones de años luz. La encuesta utiliza el telescopio PROMPT en Chile, que monitorea aproximadamente 500 galaxias cada noche.
"Esta fue una de las primeras capturas de la historia, en un día, tal vez incluso horas, de su explosión, "dijo Sand, que creó la encuesta DLT40 junto con Stefano Valenti, un profesor asistente en la Universidad de California, Davis. Ambos fueron investigadores postdoctorales en el Observatorio Las Cumbres, o LCO.
Las estrellas muertas se vuelven termonucleares
A los pocos minutos del descubrimiento, Observaciones activadas por arena con la red global de 18 telescopios robóticos de LCO. Están espaciados alrededor del globo para que siempre haya uno en el lado nocturno de la Tierra, listo para realizar observaciones astronómicas. Esto permitió al equipo realizar observaciones inmediatas y casi continuas.
SN 2017cbv es una supernova termonuclear (Tipo Ia), del tipo que usan los astrónomos para medir la aceleración de la expansión del universo. Se sabe que las supernovas de tipo Ia son explosiones de enanas blancas, los núcleos muertos de lo que solían ser estrellas normales.
Al otro lado del abismo cósmico, una supernova habla de su existencia al aparecer como una estrella que no estaba allí antes. Su brillo alcanza su punto máximo en cuestión de días a semanas y luego se desvanece lentamente durante semanas o meses.
Punto azul brillante:las supernovas como SN 2017cbv aparecen como 'estrellas que no estaban allí antes, 'razón por la cual son necesarias múltiples imágenes tomadas a lo largo del tiempo para revelar su verdadera identidad. SN 2017cbv se encuentra en las afueras de una galaxia espiral llamada NGC 5643 que se encuentra a unos 55 millones de años luz de distancia y tiene aproximadamente el mismo diámetro que la Vía Láctea (~ 100, 000 años luz). Los datos provienen del Proyecto de Supernova Global del Observatorio Las Cumbres y del Estudio de Galaxias Carnegie-Irvine. Crédito:B.J. Fulton / Caltech
"Para convertirse en una supernova de Tipo Ia, una enana blanca no puede estar sola, "explicó Sand, el investigador principal de la encuesta DLT40. "Tiene que tener algún tipo de compañero, y estamos tratando de averiguar qué es ese compañero ".
La identidad de este compañero se ha debatido acaloradamente durante más de 50 años.
La teoría predominante en los últimos años es que las supernovas ocurren cuando dos enanas blancas se acercan en espiral y se fusionan en una explosión cataclísmica. El otro escenario involucra a una estrella normal que no es una enana blanca.
La clave para las observaciones informadas en este estudio es un pequeño golpe en la curva de luz emitida por SN 2017cbv dentro de los primeros tres o cuatro días, una característica que se habría perdido si no fuera por los tiempos de reacción casi instantáneos que son el sello distintivo de la encuesta DLT40:un resplandor azul fugaz de la interacción a un nivel de detalle sin precedentes, revelando la sorprendente identidad de la misteriosa estrella compañera.
"Creemos que lo que sucedió aquí fue probablemente el escenario número dos, "Dijo Sand." La protuberancia en la curva de luz podría ser causada por material de la explosión de la enana blanca cuando choca contra la estrella compañera ".
Este estudio infiere que la enana blanca estaba robando materia de una estrella compañera mucho más grande, aproximadamente 20 veces el radio del sol. Esto hizo que la enana blanca explotara, y la colisión de la supernova con la estrella compañera sacudió el material de la supernova, calentándolo a un resplandor azul que era pesado en luz ultravioleta. Tal conmoción no podría haberse producido si la compañera fuera otra estrella enana blanca, dicen los autores del estudio.
"Hemos estado buscando este efecto, una supernova chocando contra su estrella compañera, desde que se predijo en 2010, "dijo Griffin Hosseinzadeh, estudiante de doctorado en la Universidad de California, Santa Bárbara, quien dirigió el estudio, que pronto se publicará en Las cartas del diario astrofísico . "Se han visto pistas antes, pero esta vez la evidencia es abrumadora. ¡Los datos son hermosos!
Pistola humeante:a diferencia de las supernovas 'regulares', cuyo cambio de brillo ultravioleta sigue la curva gris, este aumentó en brillo más rápido durante los primeros dos días, antes de reducir la velocidad (curva azul). Este golpe en la curva de luz probablemente refleja el impacto del material de la enana blanca en explosión contra una estrella compañera. Crédito:Griffin Hosseinzadeh
"Con la capacidad del Observatorio Las Cumbres de monitorear la supernova cada pocas horas, pudimos ver la extensión completa del ascenso y la caída del resplandor azul por primera vez, ", añadió." Los telescopios convencionales habrían tenido sólo uno o dos puntos de datos y no lo habrían visto ".
Dieciocho telescopios, repartidos en ocho sitios en todo el mundo, forman el corazón del Observatorio Las Cumbres. En cualquier momento dado, es de noche en algún lugar de la red, lo que asegura que se pueda observar una supernova sin interrupciones.
'Bombilla de 60 vatios' de Cosmology
Debido a su brillo uniforme, Las supernovas de tipo Ia son similares a una "bombilla estándar de 60 vatios para cosmología, "y los científicos los utilizan como varas de medir para medir distancias a través del universo.
De media, solo una supernova estalla en el transcurso de un siglo en una galaxia como nuestra Vía Láctea, según Sand. Agregue a eso su naturaleza fugaz, y queda claro por qué una campaña de observación dirigida como la encuesta DLT40 y una red automatizada de observatorios como el LCO son fundamentales para su descubrimiento y estudio. Financiado por la National Science Foundation, La encuesta DLT40 comenzó en octubre de 2016 y está programada para continuar durante los próximos tres años.
"La salsa secreta de esto son los telescopios conectados del Observatorio Las Cumbres, "Sand dijo, agregando que la encuesta no se trata de cantidad. "Preferimos centrarnos en unos pocos preciosos que en cientos de ellos".
Es probable que las supernovas de Tipo Ia provengan de ambos tipos de sistemas progenitores, dos enanas blancas o una enana blanca y una estrella interactiva "normal", y el objetivo de estos estudios es averiguar cuál de los dos procesos es más común. Sand explicó.
"La observación de supernovas como SN 2017cbv es un paso importante en esta dirección, ", dijo." Si los conseguimos muy jóvenes, podemos tener una mejor idea de estos procesos, que tienen implicaciones para nuestra comprensión del cosmos, incluida la energía oscura ".
