El hallazgo de un nuevo tipo de supernova, a la que han bautizado como supernova de captura de electrones, ha sido una gran noticia, tanto para los expertos en astronomía como para los amantes de la historia de la ciencia.
Lo es porque da explicación a ciertos fenómenos que se habían observado en el cielo durante las últimas décadas y no se habían podido clasificar. Y también porque resuelve un misterio de mil años de antigüedad, que quedó registrado por astrónomos de todo el mundo.
En realidad, es un estudio que empezó hace 40 años, con las teorías del físico japonés Ken'ichi Nomoto, pero que no había podido finalizarse hasta ahora, cuando las imágenes de una supernova tomadas en 2018 por el telescopio espacial Hubble han aportado los datos que faltaban para finalizar el rompecabezas.
Un fenómeno histórico
En el año 1054 después de Cristo, astrónomos y observadores chinos, japoneses y árabes registraron en sus escritos la aparición en el cielo de la que parecía ser una curiosa supernova.
Aquel curioso fenómeno se vio en en el cielo nocturno durante casi dos años
La luz brillante permaneció en el cielo diurno durante 23 días y en el nocturno durante casi dos años. Finalmente se fue desvaneciendo, hasta dejar como remanente la Nebulosa del cangrejo, una de las más apreciadas por los amantes de la astrofotografía.
Aquel fenómeno fue especialmente llamativo. Tanto, que incluso algunos pueblos indígenas de América del Norte dibujaron mapas del cielo y calendarios solares en los que se encontraba representado.
Los conocimientos de astronomía de la época no permitieron hacer una descripción exhaustiva, y mucho menos tomar imágenes cercanas del origen de aquella supernova. Por eso, ha sido necesario esperar muchos años hasta saber qué ocurrió.
¿Qué es una supernova?
Hasta ahora, se ha considerado la supernova como una explosión estelar que puede darse por dos motivos diferentes.
La nueva supernova se encontraría entre las dos que se habían descrito y detectado hasta ahora
Por un lado, nos encontramos con las supernovas termonucleares, que se dan cuando una enana blanca explota tras ganar masa en un sistema formado por dos estrellas. Por otro, las supernovas de colapso de núcleo de hierro son aquellas que se originan cuando una estrella muy masiva se queda sin combustible en su núcleo y este finalmente colapsa. Como resultado, da lugar o a un agujero negro o a una estrella de neutrones. Las primeras se dan en estrellas relativamente ligeras, por debajo de las ocho masas solares, y las segundas con estrellas de más de diez masas solares.
En los años 80, el equipo de Ken'ichi Nomoto teorizó la existencia de un tercer tipo, llamado supernova de captura de electrones. En este caso, el proceso de fusión que tiene lugar en la estrella cesa cuando los elementos en su núcleo son oxígeno, neón y magnesio. Pero al no ser tan masivas como las del segundo tipo, no se llega a formar hierro.
A pesar de catalogarse como un tercer tipo, estaría en medio de las otras dos. Esto es así porque la estrella no es lo suficientemente ligera como para escapar de su núcleo colapsando, ni lo suficientemente pesada como para prolongar su vida y morir más tarde como agujero negro o estrella de neutrones.
Pero este no es el único requisito. Cuando estos científicos japoneses las describieron por primera vez enunciaron seis cualidades indispensables: una progenitora (la estrella en la que se forma) en la conocida como rama gigante super-asintótica (SAGB), una fuerte pérdida de masa pre-supernova, una composición química estelar inusual, una explosión débil, poca radiactividad y un núcleo rico en neutrones.
Confirmando la teoría
Todo esto era solo física teórica. Pero era necesario ir más allá. Por eso, recientemente un equipo de científicos de la UC Santa Bárbara y el Observatorio las Cumbres se centró en las imágenes tomadas por el telescopio espacial Hubble de SN 2018zd, una supernova catalogada como buena candidata a ser de captura de electrones.
La existencia de este tipo de supernova se ha confirmado gracias a la observación de una explosión de supernova ocurrida en 2018
Era también una ventaja que se encontraba cerca de la Tierra, a solo 31 millones de años luz, por lo que pudieron incluso acceder a las imágenes previas a la explosión y detectar cuál pudo ser la estrella progenitora. En un comunicado de prensa, explican que “las observaciones fueron consistentes con otra estrella SAGB recientemente identificada en la Vía Láctea, pero inconsistentes con los modelos de supergigantes rojas, que son los progenitores de las supernovas normales de colapso del núcleo de hierro”.
Por otro lado, utilizaron una base de datos de supernovas detectadas por el Hubble y trataron de señalar los seis requisitos postulados por Nomoto. Había algunas que tenían varios de ellos, pero solo SN 2018 zd contaba con los seis. Su origen, aparentemente misterioso e insostenible con la idea preexistente de supernova, se sostenía perfectamente bajo la definición de la supernova de captura de electrones.
¿Y qué tiene que ver todo esto con la supernova de la Edad Media?
Históricamente, la SN 1054, originaria de la Nebulosa del Cangrejo, se había considerado la candidata más probable como supernova de captura de electrones. No obstante, los científicos no contaban con un aparato tan avanzado como el Hubble. A día de hoy no disponemos de imágenes que ayuden a los científicos a discernir si se cumplen los seis requisitos.
Pero ya se ha demostrado que sí que existen esas supernovas que Nomoto definió hace 40 años. Por eso, lo más probable es que esa luz que se mantuvo en el cielo durante dos años fuese también un fenómeno de este tipo.
De hecho, Daichi Hiramatsu, el autor principal del estudio que se acaba de publicar en Nature Astronomy, considera que “probablemente su luminosidad se vio mejorada artificialmente por la eyección de supernova, que colisionó con el material emitido por la estrella progenitora”. Es lo mismo que se ha observado en SN 2018 zd.
Por lo tanto, este estudio ha cumplido tres grandes hitos. Para empezar, confirmar la existencia de un nuevo tipo de supernova. Por otro lado, cerrar con éxito una investigación iniciada hace 40 años. Y, finalmente, explicar un curioso fenómeno ocurrido hace casi un milenio. Esto sí que es un eureka en toda regla.