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Impresión de un artista de una estrella supergigante roja en el último año de su vida que emite una tumultuosa nube de gas. Crédito: Observatorio WM Keck/Adam Makarenko.

Durante más de 130 días, los astrónomos habían estado monitoreando una supergigante roja moribunda ubicada a más de 120 millones de años luz de la Tierra. Esperaban atrapar a la estrella condenada en el proceso de colapsar en una supernova, el tipo de explosión más grande del universo y la más débil de la mayoría de las estrellas masivas al final de su ciclo de vida. Eso es exactamente lo que sucedió, para deleite de todos, ya que la ciencia ahora es mucho más rica después de que los astrónomos aprendieron cosas nuevas que ocurren en los momentos previos al gran kaboom.

Usando dos telescopios hawaianos, el Instituto de Astronomía Pan-STARRS de la Universidad de Hawái en Haleakal, Maui y el Observatorio WM Keck en Mauna Kea, los astrónomos de la isla de Hawái detectaron por primera vez la estrella condenada, conocida como SN 2020tlf, en 2020 después de que fueron alertados por un enorme cantidad de luz que irradia el objeto cósmico. Solo unos meses después, la estrella iluminó el cielo cuando se convirtió en supernova. Esta fue la primera vez que los científicos observaron este fenómeno en tiempo real.

Es como ver una bomba de relojería. Nunca hemos confirmado una actividad tan violenta en una estrella supergigante roja moribunda donde la vemos producir una emisión tan luminosa, luego colapsar y entrar en combustión, hasta ahora, dice la autora principal Raffaella Margutti, profesora asociada de astronomía en UC Berkeley.

La distante SN 2020tlf pertenece a la clase de las supergigantes rojas, que representa a las estrellas más grandes del universo cuyo volumen puede superar mil veces el radio del sol. A diferencia de las estrellas de secuencia principal como el sol, que principalmente convierten el hidrógeno en helio a través de la fusión nuclear, las gigantes rojas pueden fusionar elementos más pesados ​​como el carbono debido a que sus núcleos se vuelven más calientes y presurizados a medida que se quedan sin combustible. Las gigantes rojas tienen una temperatura superficial baja que ronda los 4100 grados Kelvin, lo que es muy bueno para una estrella y las hace brillar con un color rojo, de ahí el nombre.

Al final de su vida, una supergigante roja fusionará elementos cada vez más pesados ​​hasta que la estrella contenga un núcleo de hierro. En este punto, la fusión se detiene y la estrella colapsa por su propia gravedad. En este momento, las estrellas generan una explosión de supernova Tipo II que puede eclipsar galaxias enteras.

Cada año, los astrónomos detectan docenas de supernovas en el cielo, pero solo después. Hasta ahora, nunca habían visto todo el proceso en tiempo real, por lo que SN 2020tlf es un hallazgo tan espectacular.

Escribiendo en The Astrophysical Journal , los científicos informaron de un fenómeno nunca antes visto. En los días previos a la supernova, SN 2020tlf estalló en brillantes destellos de luz generados por gigantescas agujas de gas caliente. También observaron una densa nube de gas que rodeaba a la estrella en el momento de su explosión, probablemente el mismo tipo de material expulsado violentamente en los meses anteriores.

Estos hallazgos sugieren que las supergigantes rojas probablemente sufran cambios significativos en su estructura interna antes de colapsar. Se necesita más evidencia de este comportamiento antes de que los científicos saquen más conclusiones, razón por la cual se intensificarán las encuestas como el Young Supernova Experiment (YSE), que condujo al descubrimiento de SN 2020tlf.

Estoy muy emocionado por todas las nuevas incógnitas que han sido desbloqueadas por este descubrimiento, dice Wynn Jacobson-Galn, investigadora de posgrado de la NSF en UC Berkeley y autora principal del estudio. Detectar más eventos como SN 2020tlf tendrá un impacto dramático en la forma en que definimos los últimos meses de la evolución estelar, uniendo a observadores y teóricos en la búsqueda de resolver el misterio de cómo las estrellas masivas pasan los últimos momentos de sus vidas.

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