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    Aniquilación total de estrellas supermasivas

    Concepto artístico de la supernova de inestabilidad de pares SN 2016iet. Ilustración de Joy Pollard. Crédito:Observatorio Gemini / NSF / AURA /

    Una estrella renegada que explota en una galaxia distante ha obligado a los astrónomos a dejar de lado décadas de investigación y centrarse en una nueva generación de supernovas que pueden aniquilar por completo a su estrella madre, sin dejar restos. El evento de la firma, algo que los astrónomos nunca habían presenciado antes, puede representar la forma en que las estrellas más masivas del Universo, incluyendo las primeras estrellas, morir.

    El satélite Gaia de la Agencia Espacial Europea (ESA) notó por primera vez la supernova, conocido como SN 2016iet, el 14 de noviembre 2016. Tres años de observaciones intensivas de seguimiento con una variedad de telescopios, incluido el telescopio Gemini North y su espectrógrafo de objetos múltiples en Maunakea en Hawai'i, proporcionó perspectivas cruciales sobre la distancia y la composición del objeto.

    "Los datos de Géminis proporcionaron una visión más profunda de la supernova que cualquiera de nuestras otras observaciones, ", dijo Edo Berger del Centro Harvard-Smithsonian de Astrofísica y miembro del equipo de investigación." Esto nos permitió estudiar SN 2016iet más de 800 días después de su descubrimiento, cuando se había atenuado a una centésima parte de su brillo máximo ".

    Chris Davis, director del programa en la National Science Foundation (NSF), una de las agencias patrocinadoras de Géminis, adicional, "Estas notables observaciones de Géminis demuestran la importancia de estudiar el Universo en constante cambio. Buscando en los cielos eventos explosivos repentinos, observándolos rápidamente y, igualmente importante, poder monitorearlos durante días, semanas, meses, ya veces, incluso los años son fundamentales para obtener una imagen completa. En tan solo unos años El gran telescopio de prospección sinóptica de NSF descubrirá miles de estos eventos, y Géminis está bien posicionado para hacer el trabajo de seguimiento crucial ".

    En este caso, esta mirada profunda reveló solo una débil emisión de hidrógeno en la ubicación de la supernova, evidencia de que la estrella progenitora de SN 2016iet vivía en una región aislada con muy poca formación estelar. Este es un entorno inusual para una estrella tan masiva. "A pesar de buscar durante décadas miles de supernovas, Berger prosiguió:"Este se ve diferente a todo lo que hayamos visto antes. A veces vemos supernovas que son inusuales en un aspecto, pero por lo demás son normales; éste es único en todas las formas posibles ".

    SN 2016iet tiene una multitud de rarezas, incluyendo su increíblemente larga duración, gran energía, huellas dactilares químicas inusuales, y medio ambiente pobre en elementos más pesados, para los cuales no existen análogos obvios en la literatura astronómica.

    "Cuando nos dimos cuenta de lo inusual que es SN 2016iet, mi reacción fue 'Vaya, ¿algo salió terriblemente mal con nuestros datos?' ", dijo Sebastián Gómez. también del Centro de Astrofísica y autor principal de la investigación. La investigación aparece en la edición del 15 de agosto de El diario astrofísico .

    Imagen de SN 2016iet y su galaxia anfitriona más probable tomada con el espectrógrafo de estudio de baja dispersión en el telescopio Magellan Clay 6.5-m en el Observatorio Las Campanas en i-band el 9 de julio, 2018. Crédito:Observatorio GEMINI

    La naturaleza inusual de SN 2016iet, según lo revelado por Géminis y otros datos, sugieren que comenzó su vida como una estrella con aproximadamente 200 veces la masa de nuestro Sol, lo que la convierte en una de las explosiones de una sola estrella más masivas y poderosas jamás observadas. La creciente evidencia sugiere que las primeras estrellas nacidas en el Universo pueden haber sido igual de masivas. Los astrónomos predijeron que si estos gigantes retienen su masa a lo largo de su breve vida (unos pocos millones de años), Morirán como supernovas de inestabilidad en pareja, que recibe su nombre de los pares de materia-antimateria formados en la explosión.

    La mayoría de las estrellas masivas terminan sus vidas en un evento explosivo que arroja materia rica en metales pesados ​​al espacio. mientras que su núcleo colapsa en una estrella de neutrones o un agujero negro. Pero las supernovas de inestabilidad de pareja son de una raza diferente. El núcleo colapsante produce una copiosa radiación de rayos gamma, lo que lleva a una producción descontrolada de pares de partículas y antipartículas que eventualmente desencadenan una explosión termonuclear catastrófica que aniquila toda la estrella, incluido el núcleo.

    Los modelos de supernovas de inestabilidad de pares predicen que ocurrirán en ambientes pobres en metales (término de los astrónomos para elementos más pesados ​​que el hidrógeno y el helio), como las galaxias enanas y el Universo temprano, y la investigación del equipo encontró precisamente eso. El evento ocurrió a una distancia de mil millones de años luz en una galaxia enana pobre en metales previamente no catalogada. "Esta es la primera supernova en la que la masa y el contenido de metal de la estrella en explosión se encuentran en el rango predicho por los modelos teóricos, "Dijo Gómez.

    Otra característica sorprendente es la austera ubicación de SN 2016iet. La mayoría de las estrellas masivas nacen en densos cúmulos de estrellas, pero SN 2016iet formó de forma aislada unos 54, 000 años luz de distancia del centro de su galaxia anfitriona enana.

    "Cómo puede formarse una estrella tan masiva en completo aislamiento sigue siendo un misterio, ", dijo Gómez." En nuestro vecindario cósmico local, solo sabemos de unas pocas estrellas que se acercan a la masa de la estrella que explotó en SN 2016iet, pero todos viven en cúmulos masivos con miles de otras estrellas ". Para explicar la larga duración del evento y la lenta evolución del brillo, el equipo avanza en la idea de que la estrella progenitora expulsó materia al entorno que la rodeaba a una velocidad de aproximadamente tres veces la masa del Sol por año durante una década antes de que la estrella se perdiera en el olvido. Cuando la estrella finalmente explotó, los escombros de la supernova chocaron con este material que impulsa la emisión de SN 2016iet.

    "La mayoría de las supernovas se desvanecen y se vuelven invisibles frente al resplandor de sus galaxias anfitrionas en unos pocos meses. Pero debido a que SN 2016iet es tan brillante y está tan aislado, podemos estudiar su evolución en los próximos años, ", dijo Gómez." La idea de supernovas de inestabilidad de pares ha existido durante décadas, ", dijo Berger." Pero finalmente teniendo el primer ejemplo de observación que pone a una estrella moribunda en el régimen correcto de masa, con el comportamiento correcto, y en una galaxia enana pobre en metales es un increíble paso adelante ".

    No hace mucho no se sabía si esas estrellas supermasivas realmente podrían existir. El descubrimiento y las observaciones de seguimiento de SN 2016iet han proporcionado una clara evidencia de su existencia y potencial para afectar el desarrollo del Universo temprano. "El papel de Géminis en este sorprendente descubrimiento es significativo, "dijo Gómez, "ya que nos ayuda a comprender mejor cómo se desarrolló el Universo temprano después de sus 'edades oscuras', cuando no se produjo ninguna formación de estrellas, para formar el esplendor del Universo que vemos hoy".


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