Los científicos descubren un nuevo tipo de explosión estelar: primera evidencia convincente de una 'supernova de captura de electrones'
Según informes de medios extranjeros, un equipo global dirigido por científicos del Observatorio Las Cumbres ha descubierto la primera evidencia convincente de un nuevo tipo de explosión estelar: una "supernova de captura de electrones". Aunque los científicos han propuesto esta teoría durante 40 años, los ejemplos del mundo real han sido difíciles de alcanzar. Se cree que son producidos por la explosión de estrellas de rama gigante superasintóticas masivas (SAGB), de las que hay poca evidencia. El descubrimiento también arroja nueva luz sobre el misterio milenario de la supernova del año 1054 d.C., que fue vista en todo el mundo durante el día y finalmente se convirtió en la Nebulosa del Cangrejo.
Históricamente, ha habido dos tipos principales de supernovas. Una es una supernova termonuclear: la explosión de una estrella enana blanca que adquiere material en un sistema estelar binario. Estas enanas blancas son los densos núcleos grises que dejan las estrellas de baja masa (estrellas de no más de ocho veces la masa del Sol) que han llegado al final de sus vidas. El otro tipo importante de supernova es la supernova de colapso del hierro, en la que una estrella masiva (más de unas 10 veces la masa del Sol) ha agotado su combustible nuclear y su núcleo de hierro colapsa, formando un agujero negro o una estrella de neutrones. Las supernovas de captura de electrones se encuentran en el límite entre estos dos tipos de supernovas. Estas estrellas cesan la fusión nuclear cuando sus núcleos están compuestos de oxígeno, neón y magnesio y no tienen la masa suficiente para crear hierro;
En una "supernova de captura de electrones", algunos de los electrones del núcleo de oxígeno, neón y magnesio se estrellan contra sus núcleos atómicos, un proceso llamado captura de electrones. Esta eliminación de electrones hace que el núcleo de la estrella se doble y colapse bajo su propio peso, lo que da como resultado una supernova que atrapa electrones. Si la estrella fuera un poco más pesada, los elementos centrales podrían fusionarse, creando elementos más pesados y extendiendo su vida. Se trata entonces de una especie de "efecto Ricitos de Oro inverso": una estrella no es lo suficientemente ligera como para escapar del colapso de su núcleo, ni lo suficientemente pesada como para prolongar su vida y luego morir de otra manera.
Esta es una teoría propuesta por Ken’ichi Nomoto de la Universidad de Tokio y otros a partir de 1980. Durante décadas, los teóricos han formulado predicciones para buscar en las supernovas que atrapan electrones y sus protozoos SAGB. Estas estrellas deberían tener mucha masa, perdiendo la mayor parte antes de explotar, y esta masa cercana a la estrella "moribunda" debería tener una composición química inusual. Entonces las supernovas de captura de electrones deberían ser débiles, tener poca lluvia radiactiva y tener elementos ricos en neutrones en sus núcleos.
La nueva investigación, publicada en Nature Astronomy, fue dirigida por Daichi Hiramatsu, un estudiante de posgrado de la Universidad de California, Santa Bárbara (UCSB) y el Observatorio Las Cumbres (LCO). Hiramatsu es un miembro principal del Proyecto Global Supernova, un equipo mundial de científicos que utiliza docenas de telescopios dentro y fuera del mundo. El equipo descubrió que la supernova SN 2018zd tenía muchas características inusuales, algunas de las cuales fueron vistas por primera vez en una supernova.
La supernova está relativamente cerca, a sólo 31 millones de años luz de distancia, en la galaxia NGC 2146. Esto permitió al equipo examinar imágenes de archivo tomadas por el Telescopio Espacial Hubble antes de la explosión y detectar posibles estrellas progenitoras antes de que explotaran. Las observaciones son consistentes con otra estrella SAGB recientemente descubierta en la Vía Láctea, pero inconsistentes con los modelos de superestrellas rojas, el origen de las supernovas ordinarias de colapso del núcleo.
El estudio analizó todos los datos de supernovas publicados y descubrió que, si bien algunas tenían algunos de los indicadores de supernova de captura de electrones previstos, solo SN 2018zd tenía los seis indicadores: un aparente protozoo SAGB, una fuerte pérdida de masa previa a la supernova, química estelar inusual, explosiones débiles, pequeñas cantidades de radiactividad y un núcleo rico en neutrones.
"Comenzamos preguntándonos: '¿Qué es este bicho raro?'", dijo Hiramatsu.
"Luego examinamos todos los aspectos de SN 2018zd y nos dimos cuenta de que todo podía explicarse mediante un esquema de captura de electrones".
Los nuevos hallazgos también iluminan algunos de los misterios de las supernovas más famosas del pasado. lugar. En el año 1054 d.C., se produjo una supernova en la Vía Láctea. Según registros chinos y japoneses, fue tan brillante que fue visible durante el día durante 23 días y durante la noche durante casi dos años. El remanente resultante, la Nebulosa del Cangrejo, ha sido estudiado con gran detalle. Anteriormente era el principal candidato para una "supernova de captura de electrones", pero esto era incierto, en parte porque la explosión ocurrió hace casi mil años. Los nuevos resultados aumentan la confianza en que la histórica SN 1054 fue una supernova de captura de electrones. También explica por qué esa supernova era relativamente brillante en comparación con los modelos: su brillo podría haber sido mejorado artificialmente por colisiones de eyecciones de supernova con material expulsado de la protoestrella, como se ve en SN 2018zd.
El Dr. Ken Nomoto de Kavli IPMU de la Universidad de Tokio está emocionado de que su teoría haya sido confirmada y agregó: "Estoy muy feliz de que los electrones capturen las supernovas que mis colegas y yo hemos descubierto. 40 años finalmente se ha descubierto. Su existencia se había predicho antes y se ha relacionado con la Nebulosa del Cangrejo. Estoy muy agradecido por los grandes esfuerzos que se han hecho para obtener estas observaciones”
Hiramatsu. agregó: "Este es un 'momento eureka' para todos nosotros, donde podemos contribuir a cerrar un ciclo teórico de 40 años, y para mí personalmente, ya que mi carrera en astronomía comenzó cuando comencé en la biblioteca de la escuela secundaria mirando impresionantes imágenes del universo, una de las cuales fue la icónica Nebulosa del Cangrejo capturada por el Telescopio Espacial Hubble."
"Cuando descubrimos una nueva astrofísica El término Piedra Rosetta se usa a menudo metafóricamente para referirse a un objeto. ", dijo el Dr. Andrew Howell, miembro del personal del Observatorio Las Cumbres y miembro adjunto de la facultad de UCLA. "Pero en este caso, creo que es apropiado. Esta supernova en realidad nos está ayudando a interpretar registros milenarios de culturas de todo el mundo. Nos está ayudando a conectar una cosa que no entendemos del todo, la Nebulosa del Cangrejo, con otra cosa de la que tenemos registros modernos increíbles. Una cosa que conecta esta supernova es, en el proceso, enseñarnos sobre física básica: cómo funciona un neutrón. se crean las estrellas, cómo viven y mueren las estrellas extremas y los elementos de los que estamos hechos, ¿cómo se crean y se dispersan por todo el universo?" El Dr. Howell es director del Proyecto Global Supernova y supervisor doctoral del autor principal.