Los científicos tienen una idea bastante precisa de cómo mueren las estrellas. Sin embargo, captar su explosiva defunción en el momento justo no es fácil. De hecho, nunca se ha logrado seguir a tiempo real con una estrella gigante como la supergigante roja. Al menos no hasta ahora. Y es que, por primera vez, se ha logrado hacer un seguimiento preciso, tanto de sus últimos momentos como de la explosión que dio lugar a la formación de una supernova.
Los científicos responsables de tal hallazgo son astrónomos de la Universidad de Berkeley y sus resultados se pueden ver en un estudio publicado en The Astrophysical Journal.
Aunque el resultado acaba de darse a conocer, en realidad este seguimiento comenzó en septiembre de 2020, cuando el Observatorio W.M. Keck, ubicado sobre el volcán Mauna Kea de Hawái, obtuvo los primeros registros del nacimiento de la supernova. Inmediatamente, se procedió a analizar los datos obtenidos por telescopios espaciales y terrestres de todo el mundo. Se consiguieron mediciones en diferentes longitudes de onda y, con ellas, se pudo reconstruir la crónica de una muerte anunciada. La de una gran gigante roja ubicada a 120 millones de años luz de la Tierra.
Una pérdida de combustible explosiva
A grandes rasgos, una estrella se forma cuando una gran masa de gas relativamente fría se contrae, elevando mucho su temperatura. Una vez que ocurre esto, empiezan a producirse una serie de reacciones nucleares en las que los núcleos de átomos de hidrógeno que se encuentran en la estrella se combinan con los de un isótopo del hidrógeno, llamado deuterio. Así, comienza a formarse helio y liberarse energía.
La explosión de supernova se produce cuando una estrella ya no tiene combustible
Por lo tanto, el hidrógeno y el deuterio son el primer combustible de las estrellas. Pero, como la gasolina de un coche, llega un momento en que se gastan. Y las estrellas no pueden repostar. Primero se gasta el deuterio, por lo que el hidrógeno empieza a reaccionar con litio y otros metales ligeros. Hasta que también se agotan. En ese punto, al hidrógeno ya no le queda otra que comenzar algo conocido como reacción catalítica del nitrógeno y el oxígeno. Así puede seguir formándose helio a partir del hidrógeno. Pero el hidrógeno también termina por agotarse. Y ya no hay más que hacer. Solo quedan todos esos átomos de helio que se han ido formando y que ahora se fusionarán entre sí, mientras que la estrella se hincha, enfría su superficie y adquiere un tono rojizo. Hemos llegado a la etapa de gigante roja.
Después, si ya no le queda otra forma de obtener energía, puede contraerse para dar lugar a una enana blanca o directamente colapsar, dando lugar a una estrella de neutrones, una supernova o un agujero negro. Según cuál sea su tamaño.
Eso es lo que le pasó a esta supergigante roja cuya muerte han captado en directo. Colapsó para dar directamente lugar a una supernova. De hecho fue la supernova la que llamó la atención de los científicos, pero todo lo anterior pudo identificarse, consiguiendo un hito único en la historia.
De la muerte de una supergigante roja al nacimiento de una supernova
La supernova que se identificó en Hawái era de tipo II, por ser más rica en hidrógeno que las de tipo I. Al analizar los datos provenientes de varios telescopios, se vio que se correspondía con una estrella gigante roja, que se había observado unos meses antes gracias al Pan-STARRS, un telescopio usado por el Instituto de Astronomía de la Universidad de Hawái.
Ya solo quedaba reconstruir la historia. Durante esos meses esta estrella gigante había tenido un gran aumento de su brillo. Esto, según explican en un comunicado los autores del estudio, podría indicar que, antes de colapsar, algunas estrellas de este tipo (y quizás la mayoría) “sufren cambios significativos en su estructura interna que resultan en la tumultuosa eyección de gas”. Así, esta debió hincharse hasta adquirir un tamaño comparable con el de la órbita de Júpiter.
Hasta ahora se pensaba que la muerte de estas estrellas era más 'tranquila'
Todo esto es realmente novedoso, pues hasta ahora se creía que las progenitoras supergigantes rojas de las supernovas de tipo II permanecían tranquilos, sin evidencia de erupciones violentas o emisión luminosa antes de explotar. Este hallazgo, por lo tanto, cambia todo lo que se pensaba en base a datos teóricos. “Este es un gran avance en nuestra comprensión de lo que hacen las estrellas masivas momentos antes de morir", dijo Wynn Jacobson-Galán, autor principal de la investigación. "La detección directa de la actividad pre-supernova en una estrella supergigante roja nunca se ha observado antes en una supernova ordinaria de tipo II. Por primera vez, vimos explotar una estrella supergigante roja".
¿Cómo se originó la explosión de esta estrella gigante?
El mero hecho de captar en tiempo real la explosión de esta estrella gigante y la consecuente formación de una supernova es todo un gran hallazgo. Pero, además, estos científicos necesitan saber por qué todo ha sido mucho más abrupto de lo que se pensaba.
Y ya tienen algunas teorías. Por ejemplo, creen que, tras agotar todo el combustible en forma de hidrógeno y helio, pudieron darse reacciones de combustión nucleares que explicarían esa gran liberación de material gaseoso.
"Es como ver una bomba de relojería"
Raffaella Margutti, profesora asociada de astronomía y física en la Universidad de Berkeley
De hecho, los modelos que se han llevado a cabo al respecto sugieren que la fusión como último recurso de elementos como el neón y oxígeno podría generar ondas gravitacionales que lanzarían despedidas algunas de las regiones externas de la estrella. Además, justo antes del colapso puede ocurrir lo mismo con una etapa muy breve en la que se utiliza silicio como combustible.
En definitiva, este ha sido un hito único, que además podrá darnos información muy interesante sobre el fin de algunas estrellas. En palabras de una de las autoras del estudio, Raffaella Margutti, ha sido como presenciar el estallido de “una bomba de relojería”. Y lo mejor es que esta bomba aún tiene mucho que enseñar.
