Betelgeuse ha sido el centro de atención significativa de los medios últimamente. La supergigante roja se acerca al final de su vida, y cuando muere una estrella de más de 10 veces la masa del Sol, sale de manera espectacular. Con su brillo cayendo recientemente al punto más bajo en los últimos cien años, muchos entusiastas del espacio están emocionados de que Betelgeuse pronto se convierta en supernova, explotando en una pantalla deslumbrante que podría ser visible incluso a la luz del día.

Si bien la famosa estrella en el hombro de Orión probablemente desaparecerá dentro de los próximos millones de años, prácticamente un par de días en el tiempo cósmico, los científicos sostienen que su atenuación se debe a la pulsación de la estrella. El fenómeno es relativamente común entre las supergigantes rojas, y se sabe desde hace décadas que Betelgeuse está en este grupo.

Casualmente, Los investigadores de la Universidad de California en Santa Bárbara ya han hecho predicciones sobre el brillo de la supernova que resultaría cuando explota una estrella pulsante como Betelgeuse.

El estudiante graduado de física Jared Goldberg ha publicado un estudio con Lars Bildsten, director del Instituto Kavli de Física Teórica (KITP) del campus y profesor de física Gluck, y Bill Paxton, miembro senior de KITP, que detalla cómo la pulsación de una estrella afectará la explosión resultante cuando llegue al final. El papel aparece en el Diario astrofísico .

"Queríamos saber cómo se vería si una estrella pulsante explota en diferentes fases de pulsación, "dijo Goldberg, becario de investigación de posgrado de la National Science Foundation. "Los modelos anteriores son más simples porque no incluyen los efectos dependientes del tiempo de las pulsaciones".

Cuando una estrella del tamaño de Betelgeuse finalmente se queda sin material para fusionarse en su centro, pierde la presión exterior que le impidió colapsar bajo su propio peso inmenso. El colapso del núcleo resultante ocurre en medio segundo, mucho más rápido de lo que necesitan la superficie de la estrella y las capas exteriores hinchadas para darse cuenta.

A medida que el núcleo de hierro colapsa, los átomos se disocian en electrones y protones. Estos se combinan para formar neutrones, y en el proceso liberan partículas de alta energía llamadas neutrinos. Normalmente, los neutrinos apenas interactúan con otra materia:100 billones de ellos atraviesan su cuerpo cada segundo sin una sola colisión. Dicho eso las supernovas se encuentran entre los fenómenos más poderosos del universo. El número y la energía de los neutrinos producidos en el colapso del núcleo son tan inmensos que, aunque solo una pequeña fracción choca con el material estelar, generalmente es más que suficiente para lanzar una onda de choque capaz de hacer explotar la estrella.

Esa explosión resultante golpea las capas externas de la estrella con una energía asombrosa, creando una explosión que puede eclipsar brevemente a toda una galaxia. La explosión permanece brillante durante unos 100 días. dado que la radiación puede escapar solo una vez que el hidrógeno ionizado se recombina con los electrones perdidos para volverse neutral nuevamente. Esto procede de afuera hacia adentro, lo que significa que los astrónomos ven más profundamente en la supernova a medida que pasa el tiempo hasta que finalmente la luz del centro puede escapar. En ese punto, todo lo que queda es el tenue resplandor de la lluvia radiactiva, que puede seguir brillando durante años.

Las características de una supernova varían con la masa de la estrella, energía total de explosión y, en tono rimbombante, su radio. Esto significa que la pulsación de Betelgeuse hace que predecir cómo explotará sea bastante más complicado.

Los investigadores encontraron que si toda la estrella pulsa al unísono, inhalando y exhalando, si se quiere, la supernova se comportará como si Betelgeuse fuera una estrella estática con un radio determinado. Sin embargo, diferentes capas de la estrella pueden oscilar una frente a la otra:las capas externas se expanden mientras que las capas intermedias se contraen, y viceversa.

Para el caso de pulsación simple, El modelo del equipo arrojó resultados similares a los modelos que no tuvieron en cuenta la pulsación. "Simplemente parece una supernova de una estrella más grande o una estrella más pequeña en diferentes puntos de la pulsación, "Explicó Goldberg." Es cuando empiezas a considerar pulsaciones que son más complicadas, donde hay cosas que se mueven al mismo tiempo que otras que se mueven, entonces nuestro modelo en realidad produce diferencias notables, " él dijo.

En estos casos, Los investigadores descubrieron que a medida que la luz se filtra desde capas progresivamente más profundas de la explosión, las emisiones parecerían ser el resultado de supernovas de estrellas de diferentes tamaños.

"La luz de la parte de la estrella que está comprimida es más débil, "Goldberg explicó, "tal como cabría esperar de un modelo más compacto, estrella no pulsante ". Mientras tanto, la luz de las partes de la estrella que se estaban expandiendo en ese momento parecería más brillante, como si viniera de un mayor, estrella no pulsante.

Goldberg planea enviar un informe a las Notas de investigación de la Sociedad Astronómica Estadounidense con Andy Howell, un profesor de física, y el investigador postdoctoral de KITP, Evan Bauer, que resume los resultados de las simulaciones que realizaron específicamente en Betelgeuse. Goldberg también está trabajando con el postdoctorado de KITP Benny Tsang para comparar diferentes técnicas de transferencia radiativa para supernovas. y con el estudiante graduado de física Daichi Hiramatsu sobre la comparación de modelos teóricos de explosión con observaciones de supernovas.