Muchas estrellas explotan como supernovas luminosas cuando, hinchado con la edad, se quedan sin combustible para la fusión nuclear. Pero algunas estrellas pueden convertirse en supernovas simplemente porque tienen una estrella compañera cercana y molesta que, Un día, perturba tanto a su compañero que explota.

Estos últimos eventos pueden ocurrir en sistemas estelares binarios, donde dos estrellas intentan compartir el dominio. Mientras que la estrella que explota emite mucha evidencia sobre su identidad, los astrónomos deben participar en el trabajo de detective para aprender sobre el compañero errante que desencadenó la explosión.

El 10 de enero en la reunión de la Sociedad Astronómica Estadounidense de 2019 en Seattle, un equipo internacional de astrónomos anunció que han identificado el tipo de estrella compañera que hizo su socio en un sistema binario, una estrella enana blanca de carbono-oxígeno, explotar. A través de repetidas observaciones de SN 2015cp, una supernova a 545 millones de años luz de distancia, el equipo detectó restos ricos en hidrógeno que la estrella compañera había arrojado antes de la explosión.

"La presencia de escombros significa que la compañera era una estrella gigante roja o una estrella similar que, antes de convertir a su compañera en supernova, había arrojado grandes cantidades de material, "dijo la astrónoma de la Universidad de Washington Melissa Graham, que presentó el descubrimiento y es el autor principal del artículo adjunto aceptado para su publicación en The Diario astrofísico .

El material de la supernova chocó contra esta basura estelar a un 10 por ciento de la velocidad de la luz, provocando que brille con luz ultravioleta que fue detectada por el Telescopio Espacial Hubble y otros observatorios casi dos años después de la explosión inicial. Al buscar evidencia de impactos de escombros meses o años después de una supernova en un sistema estelar binario, el equipo cree que los astrónomos podrían determinar si la compañera había sido una gigante roja desordenada o una estrella relativamente limpia y ordenada.

El equipo hizo este descubrimiento como parte de un estudio más amplio de un tipo particular de supernova conocida como supernova de Tipo Ia. Estos ocurren cuando una estrella enana blanca de carbono-oxígeno explota repentinamente debido a la actividad de una compañera binaria. Las enanas blancas de carbono-oxígeno son pequeñas, denso y, para las estrellas, bastante estable. Se forman a partir de núcleos colapsados ​​de estrellas más grandes y, si no se molesta, puede persistir durante miles de millones de años.

Las supernovas de tipo Ia se han utilizado para estudios cosmológicos porque su luminosidad constante las hace ideales como "faros cósmicos, "según Graham. Se han utilizado para estimar la tasa de expansión del universo y sirvieron como evidencia indirecta de la existencia de energía oscura.

Sin embargo, los científicos no están seguros de qué tipo de estrellas compañeras podrían desencadenar un evento de Tipo Ia. Mucha evidencia indica que, para la mayoría de las supernovas de Tipo Ia, la compañera era probablemente otra enana blanca de carbono-oxígeno, lo que no dejaría restos ricos en hidrógeno como consecuencia. Sin embargo, los modelos teóricos han demostrado que estrellas como las gigantes rojas también podrían desencadenar una supernova de Tipo Ia, lo que podría dejar escombros ricos en hidrógeno que serían golpeados por la explosión. De las miles de supernovas de Tipo Ia estudiadas hasta la fecha, solo una pequeña fracción se observó más tarde impactando material rico en hidrógeno arrojado por una estrella compañera. Las observaciones anteriores de al menos dos supernovas de Tipo Ia detectaron escombros brillantes meses después de la explosión. Pero los científicos no estaban seguros de si esos eventos fueron sucesos aislados, o señales de que las supernovas de Tipo Ia podrían tener muchos tipos diferentes de estrellas compañeras.

"Toda la ciencia hasta la fecha que se ha realizado utilizando supernovas de Tipo Ia, incluida la investigación sobre la energía oscura y la expansión del universo, se basa en la suposición de que sabemos razonablemente bien qué son estos 'faros cósmicos' y cómo funcionan, ", dijo Graham." Es muy importante comprender cómo se desencadenan estos eventos, y si sólo un subconjunto de eventos de Tipo Ia debería usarse para ciertos estudios de cosmología ".

El equipo utilizó observaciones del Telescopio Espacial Hubble para buscar emisiones ultravioleta de 70 supernovas de Tipo Ia aproximadamente uno a tres años después de la explosión inicial.

"Al buscar años después del evento inicial, estábamos buscando señales de material impactado que contenía hidrógeno, lo que indicaría que la compañera era algo más que otra enana blanca de carbono-oxígeno, "dijo Graham.

En el caso de SN 2015cp, una supernova detectada por primera vez en 2015, los científicos encontraron lo que estaban buscando. En 2017, 686 días después de la explosión de la supernova, Hubble recogió un resplandor ultravioleta de escombros. Estos escombros estaban lejos de la fuente de la supernova, al menos 100 mil millones de kilómetros, o 62 mil millones de millas, lejos. Para referencia, La órbita de Plutón lo lleva a un máximo de 7,4 mil millones de kilómetros de nuestro sol.

Al comparar SN 2015cp con las otras supernovas de Tipo Ia en su estudio, los investigadores estiman que no más del 6 por ciento de las supernovas de Tipo Ia tienen un compañero de chinches. Repetido, observaciones detalladas de otros eventos de Tipo Ia ayudarían a cimentar estas estimaciones, Dijo Graham.

El telescopio espacial Hubble fue esencial para detectar la firma ultravioleta de los escombros de la estrella compañera para SN 2015cp. En el otoño de 2017, los investigadores organizaron observaciones adicionales de SN 2015cp por parte de W.M. Observatorio Keck en Hawái, el Karl G. Jansky Very Large Array en Nuevo México, el Very Large Telescope del Observatorio Europeo Austral y el Observatorio Swift Neil Gehrels de la NASA, entre otros. Estos datos resultaron cruciales para confirmar la presencia de hidrógeno y se presentan en un documento complementario dirigido por Chelsea Harris, investigador asociado en la Universidad Estatal de Michigan.

"El descubrimiento y seguimiento de la emisión de SN 2015cp realmente demuestra cómo se necesitan muchos astrónomos, y una amplia variedad de tipos de telescopios, trabajar juntos para comprender los fenómenos cósmicos transitorios, ", dijo Graham." También es un ejemplo perfecto del papel de la serendipia en los estudios astronómicos:si Hubble hubiera mirado SN 2015cp solo un mes o dos después, no hubiéramos visto nada ".

Graham también es investigador principal del Instituto DIRAC de la Universidad de Washington y analista científico del Large Synoptic Survey Telescope, o LSST.

"En el futuro, como parte de sus observaciones programadas regularmente, el LSST detectará automáticamente emisiones ópticas similares a SN 2015cp, provenientes del hidrógeno impactado por material de supernovas de Tipo Ia, "dijo Graham." ¡Va a hacer mi trabajo mucho más fácil! "