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| Impresión artística de una estrella supergigante roja en el último año de su vida emitiendo una tumultuosa nube de gas. Esto sugiere que al menos algunas de estas estrellas sufren importantes cambios internos antes de convertirse en supernovas. Crédito: W.M. Keck Observatory/Adam Makarenko |
Las supergigantes rojas evolucionan a partir de grandes estrellas de la secuencia principal. Estas estrellas tienen varias veces hipo y luego explotan en una supernova clásica visible en todo el universo. Sin embargo, los astrónomos nunca habían observado este escenario hasta ahora.
Gracias a las observaciones de numerosos telescopios terrestres y espaciales, los astrónomos han registrado una secuencia de este tipo en una estrella antes de que colapse y explote. La estrella se encuentra a unos 120 millones de años luz de la Tierra y tiene una masa diez veces superior a la del Sol.
La autora principal, Raffaella Margutti, profesora asociada de astronomía y física en la UC Berkeley, dijo: "Es como ver una bomba de relojería. Nunca habíamos confirmado una actividad tan violenta en una estrella supergigante roja moribunda, en la que viéramos producir una emisión tan luminosa, para luego colapsar y entrar en combustión, hasta ahora."
El 6 de septiembre de 2020, la luz de la explosión probablemente llegó a la Tierra por primera vez. Los astrónomos no fueron alertados de la supernova, SN 2020tlf, hasta el 16 de septiembre. Equipos de todo el mundo comenzaron rápidamente a observarla en muchas longitudes de onda, desde los rayos X hasta la radio, utilizando diversos telescopios.
El Observatorio W. M. Keck, situado en la cima de Maunakea, el mayor volcán de la isla de Hawai, fue el primero en obtener un espectro de la explosión. Sin embargo, los astrónomos utilizaron otras observaciones de múltiples longitudes de onda para analizar la explosión.
Posteriormente, hicieron coincidir la supernova de tipo II con una estrella supergigante roja cuyo brillo había sido observado rápidamente unos meses antes por Pan-STARRS.
El aumento del brillo antes de los últimos meses de la explosión de la estrella sugiere que estas supergigantes rojas sufren cambios importantes en su estructura interna que dan lugar a la expulsión tumultuosa de gas.
Los científicos estimaron que la estrella supergigante roja se había hinchado hasta un tamaño que, en nuestro sistema solar, alcanzaría la órbita de Júpiter.
Wynn Jacobson-Galán, estudiante de posgrado de la Universidad de Berkeley y autor principal, declaró: "Esto supone un gran avance en nuestra comprensión de lo que hacen las estrellas masivas momentos antes de morir. La detección directa de la actividad pre-supernova en una estrella supergigante roja nunca se había observado antes en una supernova ordinaria de tipo II. Por primera vez, observamos la explosión de una estrella supergigante roja".
Los científicos esperan detectar más estallidos de este tipo previos a la explosión utilizando telescopios nuevos y más potentes.
Los científicos señalaron: "Antes de la explosión final de la estrella, el material gaseoso que expulsó -que podría contener hasta una décima parte de la masa de la supergigante roja- podría proceder de reacciones nucleares en el interior de la estrella que se produjeron después de que esta agotara todo su combustible inicial de hidrógeno y helio."
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| Imagen pan-STARRS de la supernova SN 2020tlf en las afueras de la galaxia NGC 5731, que está a unos 120 millones de años luz de la Tierra. La supernova es el punto brillante situado en la parte inferior izquierda de la protuberancia central de la galaxia. |
"Las estrellas fusionan elementos más ligeros en elementos más pesados, generando energía, pero en las últimas etapas, la energía de la fusión disminuye y finalmente se detiene, permitiendo que las estrellas colapsen sobre sí mismas debido a la gravedad".
Los científicos también modelaron las reacciones nucleares en el interior de esas estrellas masivas. El modelo sugiere que los repentinos destellos de la fusión de neón y oxígeno podrían generar ondas gravitacionales que hicieran volar algunas de las regiones exteriores de la estrella.
El descubrimiento significa que los estudios de transitorios como YSE pueden buscar la radiación luminosa de las supergigantes rojas. Puede ayudar a reunir más pruebas de que ese comportamiento podría señalar la inminente desaparición como supernova de una estrella masiva.
Jacobson-Galán afirmó: "Lo que más me entusiasma son todas las nuevas incógnitas que ha desvelado este descubrimiento. La detección de más eventos como SN 2020tlf tendrá un impacto dramático en cómo definimos los meses finales 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."
Fuentes, créditos y referencias:
“Final Moments. I. Precursor Emission, Envelope Inflation, and Enhanced
Mass Loss Preceding the Luminous Type II Supernova 2020tlf” by W. V.
Jacobson-Galán, L. Dessart, D. O. Jones, R. Margutti, D. L. Coppejans,
G. Dimitriadis, R. J. Foley, C. D. Kilpatrick, D. J. Matthews, S. Rest,
G. Terreran, P. D. Aleo, K. Auchettl, P. K. Blanchard, D. A. Coulter, K.
W. Davis, T. J. L. de Boer, L. DeMarchi, M. R. Drout, N. Earl, A.
Gagliano, C. Gall, J. Hjorth, M. E. Huber, A. L. Ibik, D. Milisavljevic,
Y.-C. Pan, A. Rest, R. Ridden-Harper, C. Rojas-Bravo, M. R. Siebert, K.
W. Smith, K. Taggart, S. Tinyanont, Q. Wang and Y. Zenati, 6 January
2022, The Astrophysical Journal.
DOI: 10.3847/1538-4357/ac3f3a
Fuente: Universidad de Northwestern