Cuando una estrella masiva llega al final de su vida, puede explotar como una supernova. Pero hay un tipo único de supernova que es mucho más brillante que estamos empezando a comprender y que puede resultar útil para medir el universo.

Conocidas como supernovas superluminosas, Estos eventos suelen ser de 10 a 100 veces más brillantes que una supernova normal, pero mucho más raros. Hemos detectado alrededor de 100 hasta ahora, pero muchos aspectos de estos eventos siguen siendo esquivos.

¿Por qué son mucho más brillantes que las supernovas normales? por ejemplo, y que estrellas los causan? Los astrónomos esperan responder estas y más preguntas en los próximos años, con varios estudios en marcha para comprender estos eventos como nunca antes.

Formación

Dr. Ragnhild Lunnan de la Universidad de Estocolmo, Suecia, es uno de los coinvestigadores del proyecto SUPERS, que está intentando averiguar qué estrellas conducen a la formación de supernovas superluminosas. Con docenas ya encontradas, el equipo está construyendo la colección más grande de estos eventos en un esfuerzo por aprender más sobre ellos.

"Al seguir la evolución de estas supernovas en una fase muy tardía, puedes decodificar su (estructura), ", dijo." Esto te dice cosas sobre la estrella que explotó, y posiblemente cómo explotó ".

Para encontrar estas explosiones La Dra. Lunnan y su equipo están utilizando una cámara llamada Zwicky Transient Facility (ZTF), parte del Observatorio Palomar en California, NOSOTROS, para inspeccionar el cielo. Solo se espera una supernova por galaxia por siglo, con solo uno en 1, 000 o incluso uno de cada 10, 000 de los que son superluminosos. Pero al observar muchas galaxias simultáneamente con la ZTF, es posible detectar estos eventos.

Las supernovas superluminosas se encuentran con más frecuencia en las galaxias formadoras de estrellas que en las galaxias más antiguas, lo que significa que probablemente sean explosiones de estrellas jóvenes, señala el Dr. Lunnan.

"Adicionalmente, muy a menudo los encuentras en galaxias que son químicamente primitivas, llamado baja metalicidad, y creemos que esto también es una pista, ", dijo." Creemos que están asociados con estrellas muy masivas y pobres en metales. Pero más allá de eso realmente no lo sabemos ".

En 2018, La Dra. Lunnan y su equipo descubrieron una supernova superluminosa con una capa gigante de material a su alrededor, que debió haber expulsado en los últimos años de su corta vida. "Ese descubrimiento (del caparazón) es otra pista de que las estrellas deben ser muy masivas, "dijo el Dr. Lunnan.

Yendo supernova

El proceso exacto que causa una supernova superluminosa es otra cuestión. Típicamente, las estrellas pueden convertirse en supernovas colapsando independientemente, o compartir material con una pequeña estrella densa conocida como enana blanca antes de que ocurra una explosión, conocida como supernova de Tipo 1a. Pero, ¿qué sucede en un evento superluminoso?

Dr. Avishay Gal-Yam del Instituto de Ciencias Weizmann en Israel, coordinador del proyecto en el proyecto de fuegos artificiales, ha estado tratando de responder a esta pregunta. El proyecto ha estado utilizando observaciones del cielo nocturno de cámaras como la ZTF que tienen una cadencia rápida, lo que significa que muestran un evento poco después de que ocurrió, estudiar las explosiones cósmicas.

Anteriormente, solo veíamos supernovas unas dos semanas después de que sucedieran, pero las constantes observaciones de ZTF del cielo nos permiten verlas en uno o dos días. Y eso es particularmente útil para supernovas superluminosas. Una supernova regular puede iluminarse y desvanecerse durante un período de semanas, pero una supernova superluminosa puede durar varias veces más, mientras que también alcanza su brillo máximo más lento.

"Están evolucionando con relativa lentitud, ", dijo." El tiempo para que la explosión alcance su punto máximo podría ser un par de meses, a veces incluso más. Por tanto, los estudios de estos objetos no se centran en observaciones rápidas, sino más bien una campaña de seguimiento continuo que lleva meses y, a veces, años ".

Hasta ahora, el Dr. Gal-Yam y su equipo han publicado varios estudios, examinando algunas de las teorías sobre cómo ocurren estos eventos. Una idea es que una supernova regular deja una estrella de neutrones que gira rápidamente y está altamente magnetizada, llamado magnetar, que actúa como un imán gigante y bombea energía a la explosión de la supernova.

Pero la teoría más favorecida del Dr. Gal-Yam es la misma defendida por el Dr. Lunnan:que el colapso de estrellas masivas es la causa. "¿Qué puede generar tanta energía que pueda generar emisiones tan luminosas, tanto en términos de la cantidad de energía como de la cantidad de tiempo muy larga que continúa ocurriendo la emisión ", dijo." La (teoría) más intrigante es una explosión de una estrella muy masiva 100 veces más masiva que el sol ".

Distancia

Si bien muchas preguntas sobre las supernovas superluminosas siguen sin respuesta, ya están resultando útiles como marcadores de distancia en el universo. Llamadas 'velas estándar, "Los eventos brillantes como las supernovas pueden decirnos qué tan lejos está una galaxia en particular, ya que sabemos qué tan brillantes deberían ser.

"La idea aquí es una vela estándar, un objeto de luminosidad conocida, "dijo el Dr. Mark Sullivan, coordinador del proyecto en el proyecto SPCND que analizó cómo eventos explosivos como este podrían ser útiles para estudios cosmológicos. "Si puedes encontrarlo en el cielo y medir qué tan brillante nos parece en la Tierra, puedes saber qué tan lejos está ".

El brillo de las supernovas superluminosas las hace particularmente útiles. Utilizando Dark Energy Survey (DES), un estudio del cielo nocturno utilizando el Observatorio Interamericano Cerro Tololo en Chile, El Dr. Sullivan y su equipo encontraron más de 20 supernovas superluminosas en galaxias hasta a ocho mil millones de años luz de la Tierra. dándonos una nueva escalera de distancia cósmica. "Tenemos un nuevo conjunto de datos de estos objetos en el universo distante, "dijo Sullivan.

Con un tamaño de muestra creciente de estos eventos, Los astrónomos ahora esperan responder de una vez por todas qué los causa. Los próximos telescopios como el Observatorio Vera C. Rubin en Chile podrían resultar vitales, realizando nuevos estudios de barrido del cielo nocturno, y encontrar más de estos objetos que nunca.

"Realmente estamos en esta era en la que encontramos tantos objetos, incluso cosas raras, "dijo el Dr. Lunnan." Es muy divertido ".