Esta imagen de luz visible del Sloan Digital Sky Survey muestra la galaxia espiral NGC 7331, centrar, donde los astrónomos observaron la inusual supernova SN 2014C. Las imágenes insertadas son del Observatorio de rayos X Chandra de la NASA, mostrando una pequeña región de la galaxia antes de la explosión de la supernova (izquierda) y después (derecha). Rojo, Los colores verde y azul se utilizan para bajos, Rayos X de media y alta energía, respectivamente. Crédito:Imágenes de rayos X:NASA / CXC / CIERA / R.Margutti et al; Imagen óptica:SDSS
"Estamos hechos de estrellas ", dijo el astrónomo Carl Sagan. Las reacciones nucleares que ocurrieron en estrellas antiguas generaron gran parte del material que forma nuestro cuerpo, nuestro planeta y nuestro sistema solar. Cuando las estrellas explotan en muertes violentas llamadas supernovas, esos elementos recién formados escapan y se esparcen por el universo.
Una supernova en particular está desafiando los modelos de los astrónomos sobre cómo las estrellas en explosión distribuyen sus elementos. La supernova SN 2014C cambió drásticamente de apariencia en el transcurso de un año, aparentemente porque había arrojado una gran cantidad de material al final de su vida. Esto no encaja en ninguna categoría reconocida de cómo debería ocurrir una explosión estelar. Para explicarlo, los científicos deben reconsiderar las ideas establecidas sobre cómo las estrellas masivas viven sus vidas antes de explotar.
"Esta 'supernova camaleónica' puede representar un nuevo mecanismo de cómo las estrellas masivas entregan elementos creados en sus núcleos al resto del universo, "dijo Raffaella Margutti, profesor asistente de física y astronomía en la Universidad Northwestern en Evanston, Illinois. Margutti dirigió un estudio sobre la supernova SN 2014C publicado esta semana en el Diario astrofísico .
Un misterio de supernova
Los astrónomos clasifican las estrellas en explosión en función de la presencia o no de hidrógeno en el evento. Mientras que las estrellas comienzan su vida con la fusión del hidrógeno en helio, las grandes estrellas que se acercan a la muerte de una supernova se han quedado sin hidrógeno como combustible. Las supernovas en las que hay muy poco hidrógeno se denominan "Tipo I". Aquellos que tienen abundancia de hidrógeno, que son más raros, se denominan "Tipo II".
Pero SN 2014C, descubierto en 2014 en una galaxia espiral a unos 36 millones a 46 millones de años luz de distancia, es diferente. Mirándolo en longitudes de onda ópticas con varios telescopios terrestres, Los astrónomos concluyeron que SN 2014C se había transformado de una supernova de Tipo I a una de Tipo II después de que su núcleo colapsara. como se informó en un estudio de 2015 dirigido por Dan Milisavljevic en el Centro Harvard-Smithsonian de Astrofísica en Cambridge, Massachusetts. Las observaciones iniciales no detectaron hidrógeno, pero, después de aproximadamente un año, estaba claro que las ondas de choque que se propagaban por la explosión golpeaban una capa de material dominado por hidrógeno fuera de la estrella.
En el nuevo estudio, El satélite NuSTAR (Nuclear Spectroscopic Telescope Array) de la NASA, con su capacidad única de observar la radiación en el rango de energía de los rayos X duros (los rayos X de mayor energía) permitió a los científicos observar cómo la temperatura de los electrones acelerada por el choque de supernova cambiaba con el tiempo. Utilizaron esta medida para estimar qué tan rápido se expandió la supernova y cuánto material hay en la capa externa.
Esta imagen del Observatorio de rayos X Chandra de la NASA muestra la galaxia espiral NGC 7331, centrar, en una imagen de rayos X de tres colores. Rojo, Los colores verde y azul se utilizan para bajos, Rayos X de media y alta energía, respectivamente. En esta galaxia se ha detectado una supernova inusual llamada SN 2014C, indicado por el recuadro de la Figura 1. Crédito:NASA / CXC / CIERA / R.Margutti et al.
Para crear este caparazón, SN 2014C hizo algo verdaderamente misterioso:arrojó una gran cantidad de material, principalmente hidrógeno, pero también elementos más pesados, décadas o siglos antes de estallar. De hecho, la estrella expulsó el equivalente a la masa del sol. Normalmente, las estrellas no arrojan material tan tarde en su vida.
"Expulsar este material al final de la vida es probablemente una forma en que las estrellas dan elementos, que producen durante su vida, de vuelta a su entorno, "dijo Margutti, miembro del Centro de Exploración e Investigación Interdisciplinaria en Astrofísica de Northwestern.
Los observatorios Chandra y Swift de la NASA también se utilizaron para pintar aún más la imagen de la evolución de la supernova. La colección de observaciones mostró que, asombrosamente, la supernova brilló en rayos X después de la explosión inicial, demostrando que debe haber un caparazón de material, previamente expulsado por la estrella, que las ondas de choque habían golpeado.
Desafiando las teorías existentes
¿Por qué la estrella arrojaría tanto hidrógeno antes de explotar? Una teoría es que falta algo en nuestra comprensión de las reacciones nucleares que ocurren en los núcleos de masas masivas, estrellas propensas a supernovas. Otra posibilidad es que la estrella no murió sola:una estrella compañera en un sistema binario puede haber influido en la vida y la muerte inusual del progenitor de SN 2014C. Esta segunda teoría encaja con la observación de que aproximadamente siete de cada 10 estrellas masivas tienen compañeras.
El estudio sugiere que los astrónomos deberían prestar atención a la vida de las estrellas masivas en los siglos antes de que exploten. Los astrónomos también continuarán monitoreando las secuelas de esta desconcertante supernova.
"La noción de que una estrella pueda expulsar una cantidad tan grande de materia en un intervalo corto es completamente nueva, "dijo Fiona Harrison, Investigador principal de NuSTAR basado en Caltech en Pasadena. "Está desafiando nuestras ideas fundamentales sobre cómo evolucionan las estrellas masivas, y eventualmente explotar, distribuyendo los elementos químicos necesarios para la vida ".
