La mitad de todo el calcio del universo, incluido el mismo calcio de nuestros dientes y huesos, se creó en el último suspiro de las estrellas moribundas.

Llamadas "supernovas ricas en calcio, "Estas explosiones estelares son tan raras que los astrofísicos han luchado por encontrarlas y posteriormente estudiarlas. La naturaleza de estas supernovas y su mecanismo para crear calcio, por lo tanto, han permanecido esquivos.

Ahora, un equipo dirigido por la Universidad de Northwestern ha descubierto potencialmente la verdadera naturaleza de estos raros, sucesos misteriosos. Por primera vez, los investigadores examinaron una supernova rica en calcio con imágenes de rayos X, que brindó una visión sin precedentes de la estrella durante el último mes de su vida y explosión final.

Los nuevos hallazgos revelaron que una supernova rica en calcio es una estrella compacta que arroja una capa externa de gas durante las etapas finales de su vida. Cuando la estrella explota su materia choca con el material suelto en esa capa exterior, emitiendo rayos X brillantes. La explosión general causa temperaturas intensamente calientes y alta presión, impulsando una reacción química que produce calcio.

"Estos eventos son tan pocos en número que nunca hemos sabido qué produjo una supernova rica en calcio, "dijo Wynn Jacobson-Galan, un estudiante graduado de primer año de Northwestern que dirigió el estudio. "Al observar lo que hizo esta estrella en su último mes antes de alcanzar su punto crítico, final tumultuoso, nos asomamos a un lugar previamente inexplorado, abriendo nuevas vías de estudio dentro de la ciencia transitoria ".

"Antes de este evento, teníamos información indirecta sobre lo que podrían ser o no supernovas ricas en calcio, "dijo Raffaella Margutti de Northwestern, un autor principal del estudio. "Ahora, podemos descartar con seguridad varias posibilidades ".

La investigación se publicará el 5 de agosto en El diario astrofísico . Casi 70 coautores de más de 15 países contribuyeron al artículo.

Margutti es profesora asistente de física y astronomía en la Facultad de Artes y Ciencias Weinberg de Northwestern y miembro de CIERA (Centro de Exploración e Investigación Interdisciplinaria en Astrofísica). Jacobson-Galan es un becario de investigación de posgrado de la NSF en el grupo de investigación de transitorios de Margutti.

'Se inició una colaboración global'

El astrónomo aficionado Joel Shepherd vio por primera vez el estallido brillante, apodado SN2019ehk, mientras observa las estrellas en Seattle. El 28 de abril 2019, Shepherd usó su nuevo telescopio para ver Messier 100 (M100), una galaxia espiral ubicada a 55 millones de años luz de la Tierra. El día siguiente, apareció un punto naranja brillante en el marco. Shepherd informó de la anomalía a una encuesta astronómica comunitaria.

"Tan pronto como el mundo supo que había una supernova potencial en M100, se inició una colaboración global, ", Dijo Jacobson-Galan." Todos los países con un telescopio prominente se volvieron para mirar este objeto ".

Esto incluyó observatorios líderes en los Estados Unidos como el Swift Satellite de la NASA, W.M. Observatorio Keck en Hawái y Observatorio Lick en California. El equipo de Northwestern, que tiene acceso remoto a Keck, fue uno de los muchos equipos en todo el mundo que activó sus telescopios para examinar SN2019ehk en longitudes de onda ópticas. El estudiante graduado de la Universidad de California en Santa Bárbara, Daichi Hiramatsu, fue el primero en hacer que Swift estudiara SN2019ehk en rayos X y ultravioleta. Hiramatsu también es científico del personal del Observatorio Las Cumbres, que jugó un papel crucial en el seguimiento de la evolución a largo plazo de esta supernova con su red global de telescopios.

La operación de seguimiento mundial avanzó tan rápido que la supernova se observó solo 10 horas después de la explosión. La emisión de rayos X detectada con Swift solo duró cinco días y luego desapareció por completo.

"En el mundo de los transitorios, tenemos que descubrir cosas muy, muy rápido antes de que se desvanezcan, "Margutti dijo." Inicialmente, nadie buscaba radiografías. Daichi notó algo y nos alertó sobre la extraña apariencia de lo que parecían rayos X. Miramos las imágenes y nos dimos cuenta de que había algo allí. Era mucho más luminoso de lo que nadie hubiera pensado. No había teorías preexistentes que predijeran que los transitorios ricos en calcio serían tan luminosos en longitudes de onda de rayos X ".

'El más rico de los ricos'

Si bien todo el calcio proviene de las estrellas, las supernovas ricas en calcio contienen el golpe más poderoso. Las estrellas típicas crean pequeñas cantidades de calcio lentamente al quemar helio a lo largo de sus vidas. Supernovas ricas en calcio, por otra parte, producir cantidades masivas de calcio en segundos.

"La explosión está tratando de enfriarse, ", Explicó Margutti." Quiere regalar su energía, y la emisión de calcio es una forma eficaz de hacerlo ".

Usando Keck, el equipo de Northwestern descubrió que SN 2019ehk emitió la mayor cantidad de calcio jamás observado en un evento astrofísico singular.

"No era solo rico en calcio, ", Dijo Margutti." Era el más rico de los ricos ".

Descubriendo nuevas pistas

La breve luminosidad de SN2019ehk le contó a otro una historia sobre su naturaleza. Los investigadores de Northwestern creen que la estrella arrojó una capa exterior de gas en sus últimos días. Cuando la estrella explotó su material chocó con esta capa exterior para producir un brillante, enérgico estallido de rayos X.

"La luminosidad nos dice cuánto material arrojó la estrella y qué tan cerca estaba ese material de la estrella, "Dijo Jacobson-Galan." En este caso, la estrella perdió una cantidad muy pequeña de material justo antes de explotar. Ese material todavía estaba cerca ".

Aunque el telescopio espacial Hubble había estado observando M100 durante los últimos 25 años, el poderoso dispositivo nunca registró la estrella, que estaba experimentando su evolución final, responsable de SN2019ehk. Los investigadores utilizaron las imágenes del Hubble para examinar el sitio de la supernova antes de que ocurriera la explosión y dicen que esta es otra pista más sobre la verdadera naturaleza de la estrella.

"Probablemente era una enana blanca o una estrella masiva de muy baja masa, "Dijo Jacobson-Galan." Ambos serían muy débiles ".

"Sin esta explosión, no sabrías que algo estuvo ahí alguna vez, ", Añadió Margutti." Ni siquiera Hubble pudo verlo ".