Astrónomos descubren un nuevo tipo de supernova que no se creía posible

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Astrónomos descubren un nuevo tipo de supernova que no se creía posible

Una estrella Wolf-Rayet y una nebulosa circundante. / ESA/Hubble y NASA/Judy Schmidt

La mayoría de los astrónomos creen que las estrellas grandes inevitablemente explotan en supernovas. Pero otros han creído durante mucho tiempo que al menos un tipo de estrella grande no termina como una supernova. Ahora un nuevo estudio subido al sitio ArXiv, descubre que, después de todo, ese no sería el caso.

Se pensaba que las estrellas conocidas como Wolf-Rayet terminaban en un colapso silencioso de su núcleo en un agujero negro. Estas estrellas están al final de su corta vida y se encuentran entre las estrellas más masivas conocidas.

Sin embargo, en vez de simplemente quedarse sin combustible y explotar, expulsan sus capas exteriores con un viento estelar extremadamente poderoso. Esto produce una nebulosa circundante rica en helio ionizado, carbono y nitrógeno, pero casi sin hidrógeno.

Muerte silenciosa

La temperatura de la superficie de la estrella restante puede superar los 200.000 K, lo que las convierte en las estrellas más luminosas conocidas. Pero debido a que la mayor parte de esa luz está en el rango ultravioleta, no son particularmente brillantes a simple vista.

Incluso con las capas exteriores de una estrella Wolf-Rayet descartadas, la estrella central sigue siendo mucho más masiva que el Sol. Entonces uno pensaría que es solo cuestión de tiempo antes de que se convierta en una supernova.

No importa qué tan lejos ocurra la fusión, eventualmente se quedará sin combustible, lo que conducirá a una supernova con colapso del núcleo. Pero, a pesar de que podemos ver los espectros de los elementos dentro de una supernova, nunca habíamos visto un espectro que coincidiera con una estrella Wolf-Rayet.

A medida que aprendimos sobre las supernovas, algunos astrónomos comenzaron a preguntarse si las estrellas Wolf-Rayet tendrían una muerte tranquila. La idea era que desecharían suficientes capas externas para que el núcleo restante finalmente colapsara directamente en un agujero negro. Una muerte silenciosa para una estrella masiva.

El estudio

Este último estudio muestra que al menos algunas estrellas Wolf-Rayet se convierten en supernovas. El equipo liderado por el astrofísico Avishay Gal-Ayam del Instituto Weizmann de Ciencia observó el espectro de la supernova SN 2019hgp, que fue descubierta por Zwicky Transient Facility (ZTF).

El espectro de la supernova tenía una emisión de luz brillante que indicaba la presencia de carbono, oxígeno y neón, pero no hidrógeno ni helio. Cuando el equipo analizó mejor los datos, descubrió que los elementos de la supernova no causaron estas líneas de emisión en particular.

En una estrella grande, los diferentes elementos están en capas antes de que la estrella explote. / Itai Raveh

En cambio, esos elementos formaban parte de una nebulosa que se alejaba de la estrella a más de 1500 km/s. O sea, antes de que ocurriera la supernova, la estrella progenitora estaba rodeada por una nebulosa rica en carbono, nitrógeno y neón, mientras que carecía de los elementos más ligeros de hidrógeno y helio.

La expansión de la nebulosa debe haber sido impulsada por fuertes vientos estelares. Esto coincide extremadamente bien con la estructura de una estrella Wolf-Rayet. Entonces parece ser que SN 2019hgp es el primer ejemplo de una supernova Wolf-Rayet. Desde entonces, también se han detectado supernovas similares.

Debido a que esta supernova fue identificada por los espectros de la nebulosa circundante, no está claro si la explosión fue una supernova simple o si fue un proceso híbrido más complejo en el que la capa superior de la estrella explotó mientras el núcleo colapsaba directamente en un negro agujero. Se necesitarán más observaciones para determinar los detalles.

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