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ASTRONOMÍA. La muerte de una estrella supergigante antes de la supernova vista por primera vez

 

Fuente: Keck Observatory. Adam Makarenko

Los astrónomos finalmente han captado algo buscado durante mucho tiempo: los últimos días de una estrella gigante antes de la explosión de una supernova. 

Confundiendo las expectativas, la estrella en cuestión estaba muy activa antes de la explosión, lo que plantea la cuestión de si tal comportamiento es común y de alguna manera lo hemos pasado por alto, o si había algo muy inusual en esta estrella.

Las estrellas supergigantes rojas con masas de más de ocho veces la del Sol eventualmente se convierten en supernovas de Tipo II (o Ib / Ic ), dejando atrás una estrella de neutrones o un agujero negro. Aunque nuestra galaxia ha fracasado obstinadamente en proporcionarnos un evento de este tipo en los últimos 400 años, ahora vemos cientos de explosiones como esta en otras galaxias cada año.

Desafortunadamente, solo los vemos una vez que ocurre la explosión. La fase de gigante roja puede ser corta en escalas de tiempo astronómicas, pero aún dura de cientos de miles a millones de años, y las estrellas parecen no darnos ninguna advertencia antes de su agonía final. O eso pensamos hasta que, como informa el Astrophysical Journal , uno lo hizo.

Los astrónomos frecuentemente revisan imágenes archivadas e identifican una estrella gigante, llamada progenitora, en el lugar de una explosión de supernova. Sin embargo, sin ninguna razón para estudiarlo de cerca primero, nuestro conocimiento suele ser deficiente, y estas imágenes previas a la explosión no muestran nada que indique que una explosión era inminente. Incluso cuando los progenitores emitían mucha luz, en general se han mantenido bastante estables.

Sin embargo, en septiembre de 2020, los astrónomos detectaron una supernova SN 2020tlf en la galaxia distante NGC 5731 de 120 millones de años luz y la observaron con telescopios en todo el espectro. Imágenes anteriores de NGC 5731 revelan que la estrella progenitora variaba drásticamente en brillo de 128 a 51 antes de la explosión, lo que ofrece una pista para cualquiera que vea que está a punto de estallar.

A tal distancia, las observaciones del progenitor SN 2020tlf no podrían ser tan detalladas. Sin embargo, utilizando una combinación de luz recolectada antes y después de la explosión, el estudiante graduado de la Universidad de Northwestern Wynn Jacobson-Galán y sus coautores han modelado los últimos días de la estrella con un detalle sin precedentes. Creen que tenía una masa de 10 a 12 veces mayor que la del Sol antes de que comenzara a arrojar material, pero perdió al menos 0,01 masas solares al año en el período previo a la explosión. Su radio era 1.100 veces mayor que el del Sol poco antes de que explotara, casi fuera de la órbita de Júpiter.







Supernova gigante roja
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"Este es un gran avance en nuestra comprensión de lo que hacen las estrellas masivas momentos antes de morir", dijo Jacobson-Galán en un comunicado . “La detección directa de la actividad anterior a la supernova en una estrella supergigante roja nunca se había observado antes en una supernova de tipo II ordinaria. Por primera vez, vimos explotar una estrella supergigante roja ". La autora principal, la Dra. Raffaella Margutti, describió el examen de las imágenes de archivo como "como ver una bomba de relojería en marcha".

El documento atribuye la rápida pérdida de masa y las emisiones brillantes antes de la explosión a "inestabilidades profundamente arraigadas en el interior estelar, muy probablemente asociadas con las etapas finales de combustión nuclear". Sin embargo, no está claro por qué esta estrella debería haber sido más inestable que otras de su tipo. Los autores sospechan que otras supernovas de este tipo producen emisiones similares pero más débiles que no se han detectado.

Se han encontrado picos de emisión antes de la explosión, por ejemplo, para la supernova SN II iPTF14hls , la estrella que murió dos veces. Sin embargo, ese fue un evento tan inusual en otros aspectos que nos dice poco sobre los progenitores típicos de supernovas. SN 2020tlf, por otro lado, parecía una supernova bastante normal una vez que sucedió, lo que hizo que el comportamiento del progenitor fuera particularmente intrigante.

Fuente: W. V. Jacobson-Galán et al. Final Moments. I. Precursor Emission, Envelope Inflation, and Enhanced Mass Loss Preceding the Luminous Type II Supernova 2020tlf. The Astrophysical Journal, 2022; Volume 924, Number 1 [abstract]

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