Desde hace casi dos milenios hay diferentes registros de potentes luces en el cielo que los astrónomos de la antigüedad relacionaban con el nacimiento de estrellas, ya que brillaban durante semanas, incluso meses, y muchas veces eran visibles a simple vista. Los científicos modernos bautizaron el fenómeno como «supernovas», y descubrieron que, en realidad, era el estallido provocado en estrellas por mecanismos que aún no se entienden del todo. Y, dentro de estas, existe un raro y aún más desconocido tipo por la que estas detonaciones brillan hasta 100 veces más que las normales: son las supernovas superluminosas.
SN 2006gy es uno de los ejemplos más estudiados de este inusual evento. En 2006 se tuvo constancia por primera vez de esta supernova superluminosa, que en pocos meses emitió 50.000 veces más luz que nuestro Sol (o, lo que es equivalente, el resplandor que nuestra estrella ha emitido en total desde su existencia). Es más: en su pico máximo brilló más que una galaxia entera y, de hecho, seis años después aún era visible en su vecindario cósmico, a pesar de que se encuentra a 238 millones de años luz. Sin embargo, presentaba unas condiciones únicas que los científicos no habían podido explicar: un raro espectro lumínico diferente al resto de su especie. Ahora, un equipo de astrofísicos del Instituto Max Planck de la Universidad de Estocolmo junto con colegas japoneses han identificado qué son las extrañas ondas, lo que señala una nueva teoría sobre cómo se forman estos fenómenos, los más luminosos registrados por el hombre.
Dos teorías
Existen varias ideas acerca de qué provoca este tipo de eventos. En general, predominan dos vertientes: por un lado, pueden surgir de la explosión de una estrella masiva al colapsar su núcleo, con lo que se acaba formando una estrella de neutrones -en la mayoría de los casos- o un agujero negro -en situaciones más excepcionales-; por otro, pueden estar causadas tras el estallido de una enana blanca en órbita con otra estrella.
Hasta ahora, la teoría más aceptada era que las supernovas superluminosas se formaban del primer modo. Sin embargo, la nueva investigación, publicada en «Science» esta semana, apunta más bien al segundo. Los argumentos se remontan a 2009, cuando un equipo de investigación japonés estudió el espectro de la explosión un año después de su explosión. Este espectro incluía líneas de emisión peculiares que nunca antes se habían visto en ninguna supernova y que no podían identificarse. El origen de estas líneas y cuál podría ser su significado ha sido un misterio durante más de una década.
Ahora, la nueva investigación ha identificado estos restos como una gran cantidad de hierro que se estaba expandiendo rápidamente. Utilizando los modelos pudieron simular varios mecanismos que podrían haber producido el inusual brillo y espectro de SN2006gy, caracterizando estas líneas de hierro. «Este estado de baja energía del hierro generalmente no se ve en las supernovas, donde las altas energías involucradas tienden a eliminar uno o varios electrones de los átomos», explica Anders Jerkstrand, autor principal del nuevo estudio en un comunicado. Además, normalmente la supernova se expande demasiado rápido para que se vean claramente las características individuales del hierro. «Este conjunto particular de líneas nunca antes se había visto en ningún tipo de nebulosa astrofísica», agrega Jerkstrand. «SN 2006gy realmente debe tener algunas propiedades físicas inusuales».
Dos estrellas que orbitan y una que colapsa
Así, la presencia de esta gran cantidad de hierro (más de un tercio de una masa solar) indica que esta supernova superluminosa sería del Tipo Ia, lo que implica que no fue producida por una estrella masiva, sino por una enana blanca. En este caso, la explosión ocurre en sistemas binarios -compuestos por dos estrellas que orbitan entre sí- en los que una de sus estrellas es una enana blanca. En el caso de SN 2006gy, los investigadores explican que la enana blanca quedó atrapada en la atmósfera de la estrella más grande, rica en hidrógeno, donde giró en espiral hacia el centro.
En el mortal acercamiento, llegado a un punto crítico de temperatura, el núcleo de la enana blanca colapsó. En ese momento, se generó una detonación en la que se quemó, en cuestión de segundos, una cantidad de carbono que a una estrella normal le llevaría siglos. Esta enorme energía liberó una poderosa onda de choque que destruyó a la enana blanca, expulsando toda su masa a velocidades de alrededor de los 10.000 kilómetros por segundo. La energía liberada en la explosión también causó un aumento extremo en la luminosidad que 238 millones de años después ha llegado a la Tierra.
Una supernova superluminosa especial
Además, los astrofísicos sostienen que después de la explosión, interactuó con una densa capa de material circunestelar, probablemente eyectado por la otra estrella aproximadamente un siglo antes de la explosión. «En la colisión entre la supernova y estos restos estelares, una gran fracción de la energía del movimiento de la supernova se convierte en radiación», explica el investigador a SINC.
«Los resultados son significativos de varias maneras», afirma Keiichi Maeda, de la Universidad de Kyoto y coautor de la investigación. «El origen de SN 2006gy como una supernova de Tipo Ia contradice lo que la mayoría de los investigadores han asumido saber, en concreto que esta explosión provino de una estrella muy masiva». Además, las líneas de hierro recientemente identificadas proporcionan un nuevo método de diagnóstico en astrofísica. Jerkstrand agrega: «Que una enana blanca pueda estar en una órbita binaria cercana con una estrella compañera rica en hidrógeno y explotar rápidamente al caer al centro, brinda nueva e importante información sobre la hidrodinámica compleja de las explosiones de estrellas compactas y para la teoría de la evolución estelar binaria».
abc
