Cuando es pequeño, estrellas densas llamadas enanas blancas explotan, producen brillante, llamaradas de corta duración llamadas supernovas de Tipo Ia. Estas supernovas son marcadores cosmológicos informativos para los astrónomos, por ejemplo, se utilizaron para demostrar que el universo se está acelerando en su expansión.

Las enanas blancas no son todas iguales que van desde la mitad de la masa de nuestro sol hasta casi un 50 por ciento más masiva que nuestro sol. Algunas explotan en supernovas de Tipo Ia; otros simplemente mueren silenciosamente. Ahora, mediante el estudio de los "fósiles" de enanas blancas de larga explosión, Los astrónomos de Caltech han descubierto que al principio del universo, las enanas blancas a menudo explotaban en masas más bajas que en la actualidad. Este descubrimiento indica que una enana blanca podría explotar por una variedad de causas, y no necesariamente tiene que alcanzar una masa crítica antes de explotar.

Un artículo sobre la investigación, dirigido por Evan Kirby, profesor asistente de astronomía, aparece en el Diario astrofísico .

Cerca del final de sus vidas la mayoría de estrellas como nuestro sol se reducen a la penumbra, densas enanas blancas, con toda su masa empaquetada en un espacio del tamaño de la Tierra. Algunas veces, las enanas blancas explotan en lo que se llama una supernova de Tipo Ia (pronunciada una-A).

No se sabe por qué explotan algunas enanas blancas y otras no. A principios de 1900, un astrofísico llamado Subrahmanyan Chandrasekhar calculó que si una enana blanca tenía más de 1,4 veces la masa de nuestro sol, explotaría en una supernova de Tipo Ia. Esta masa se denominó la masa de Chandrasekhar. Aunque los cálculos de Chandrasekhar dieron una explicación de por qué explotan algunas enanas blancas más masivas, no explica por qué otras enanas blancas de menos de 1,4 masas solares también explotan.

El estudio de las supernovas de Tipo Ia es un proceso sensible al tiempo; cobran existencia y se desvanecen en la oscuridad, todo en unos pocos meses. Para estudiar las supernovas desaparecidas y las enanas blancas que las produjeron, Kirby y su equipo utilizan una técnica llamada coloquialmente arqueología galáctica.

La arqueología galáctica es el proceso de búsqueda de firmas químicas de explosiones pasadas en otras estrellas. Cuando una enana blanca explota en una supernova de Tipo Ia, contamina su entorno galáctico con elementos forjados en la explosión, elementos pesados ​​como el níquel y el hierro. Cuanto más masiva es una estrella cuando explota, los elementos más pesados ​​se formarán en la supernova. Luego, esos elementos se incorporan a las estrellas recién formadas en esa región. Así como los fósiles de hoy dan pistas sobre animales que hace mucho que dejaron de existir, las cantidades de níquel en las estrellas ilustran cuán masivas deben haber sido sus predecesoras que explotaron hace mucho tiempo.

Usando el telescopio Keck II, Kirby y su equipo observaron por primera vez ciertas galaxias antiguas, los que se quedaron sin material para formar estrellas en los primeros mil millones de años de vida del universo. La mayoría de las estrellas en estas galaxias, el equipo encontró, tenía un contenido de níquel relativamente bajo. Esto significaba que las enanas blancas explotadas que les dieron ese níquel debieron tener una masa relativamente baja, casi tan masiva como el sol, más bajo que la masa de Chandrasekhar.

Todavía, los investigadores encontraron que el contenido de níquel era mayor en las galaxias formadas más recientemente, lo que significa que a medida que pasaba más tiempo desde el Big Bang, las enanas blancas habían comenzado a explotar en masas más altas.

"Encontramos eso, en el universo temprano, las enanas blancas estaban explotando en masas más bajas que más tarde en la vida del universo, ", dice Kirby." Aún no está claro qué ha impulsado este cambio ".

Comprender los procesos que dan como resultado supernovas de Tipo Ia es importante porque las explosiones en sí mismas son herramientas útiles para realizar mediciones del universo. Independientemente de cómo explotaron, la mayoría de las supernovas de Tipo Ia siguen una relación bien caracterizada entre su luminosidad y el tiempo que tardan en desvanecerse.

"Llamamos velas estandarizables a las supernovas de Tipo Ia". Si miras una vela a la distancia, se verá más tenue que cuando está de cerca. Si sabes lo brillante que se supone que debe ser de cerca, y mides lo brillante que es a distancia, puedes calcular esa distancia, "dice Kirby." Las supernovas de tipo Ia han sido muy útiles para calcular cosas como la tasa de expansión del universo. Los usamos todo el tiempo en cosmología. Entonces, es importante entender de dónde vienen y caracterizar a las enanas blancas que generan estas explosiones ".

Los siguientes pasos son estudiar elementos distintos al níquel, en particular, manganeso. La producción de manganeso es muy sensible a la masa de la supernova que la produce, y por tanto da una forma precisa de validar las conclusiones extraídas por el contenido de níquel.

El artículo se titula "Evidencia de supernovas de tipo Ia de Sub-Chandrasekhar a partir de abundancias estelares en galaxias enanas".