Nota de prensa

Identificado el Tictac de la Bomba Estelar

Astrónomos descubren al sospechoso principal de una supernova de tipo Ia

17 de Noviembre de 2009

Gracias al Very Large Telescope de ESO y su habilidad para obtener fotografías tan precisas como si fuesen tomadas desde el espacio, los astrónomos han hecho la primera película con time-lapse o lapsos de tiempo de una eyección de masa bastante inusual desde una “estrella vampiro”, la que en noviembre del año 2000 sufrió una explosión tras engullir parte de la materia de su compañera. Esto permitió a los astrónomos determinar la distancia y el brillo intrínseco del objeto que explotó. Aparentemente, esta pareja de estrellas es el principal candidato para ser uno de los progenitores largamente buscados de las explosiones estelares, conocidas como supernovas de tipo Ia, cruciales para el estudio de la energía oscura.

“Uno de los principales problemas de la astrofísica moderna es el hecho de que aún no sabemos exactamente qué tipos de sistemas estelares explotan como supernova de tipo Ia”, dice Patrick Woudt de la Universidad de Ciudad del Cabo y autor principal del artículo que informa estos resultados. “Resulta bastante vergonzoso, ya que estas supernovas tienen un rol crucial en mostrar que la expansión del Universo está actualmente acelerándose, empujada por una misteriosa energía oscura”.

Los astrónomos estudiaron en detalle el objeto conocido como V445 en la constelación de Puppis (“la Popa”). V445 Puppis es la primera -y hasta ahora la única- nova que no muestra evidencia alguna de hidrógeno. Proporciona la primera evidencia de una explosión en la superficie de una enana blanca dominada por helio. “Esto es crucial ya que sabemos que las supernovas de tipo Ia carecen de hidrógeno”, dice el co-autor Danny Steeghs, de la Universidad de Warwick, Reino Unido, “y la estrella compañera en V445 Pup encaja muy bien ya que también carece de hidrógeno, vertiendo en cambio helio sobre la enana blanca”.

En noviembre del año 2000 este sistema sufrió un estallido de nova, haciéndose 250 veces más brillante que antes y eyectando una gran cantidad de materia hacia el espacio.

El equipo de astrónomos usó el instrumento de óptica adaptativa NACO [1] en el Very Large Telescope (VLT) de ESO para obtener imágenes muy precisas de V445 Puppis durante un lapso de dos años. Las imágenes muestran una capa bipolar, con una cintura inicialmente muy angosta, con lóbulos en cada lado. También se ven dos nudos en ambos extremos de la capa, que parecen moverse a unos 30 millones de kilómetros por hora. La propia capa –a diferencia de cualquier nova previamente observada– se está moviendo a unos 24 millones de kilómetros por hora. Un grueso disco de polvo, que debe haber sido producido durante la última explosión, oscurece las dos estrellas centrales.

“El increíble detalle que podemos ver a escalas tan pequeñas –alrededor de cien milésima de arcosegundo, equivalente al tamaño aparente de una moneda de un euro vista desde unos cuarenta kilómetros de distancia– sólo es posible gracias a la tecnología de óptica adaptativa disponible en telescopios terrestres tales como el VLT de ESO”, dice Steeghs.

Una supernova es una de las formas en que una estrella puede terminar su vida, explotando en un despliegue de grandiosos fuegos artificiales. Una familia de supernovas, llamada supernovas de tipo Ia, es de particular interés en cosmología ya que puede ser empleada para medir distancias en el Universo [2] y de esta forma usarse para calibrar la expansión acelerada empujada por la energía oscura.

Una característica que define a las supernovas de tipo Ia es la falta de hidrógeno en su espectro. Pero el hidrógeno es el elemento químico más común en el Universo. Tales supernovas probablemente surgen en sistemas compuestos por dos estrellas, en que una de éstas es el producto final de la vida de estrellas similares al sol, o de enanas blancas [3] . Cuando tales enanas blancas, actuando cual vampiros estelares que tragan la materia de su compañera, llegan a ser más pesadas que un determinado límite, se vuelven inestables y explotan [4].

El aumento no es un proceso simple. A medida que la enana blanca canibaliza a su presa, la materia se acumula en su superficie. Si esta capa se torna demasiado densa, se hace inestable y erupciona como nova. Estas mini-explosiones controladas eyectan parte de la materia acumulada de vuelta al espacio. La pregunta crucial es, entonces, saber acaso la enana blanca puede ganar peso a pesar de la explosión, es decir, si algo de la materia quitada al compañera se queda en la enana blanca para que eventualmente llegue a ser suficientemente pesada para explotar como supernova.

Combinando las imágenes de NACO con información obtenida con varios otros telescopios [5] los astrónomos pudieron determinar la distancia del sistema (unos 25.000 años-luz del Sol) y su brillo intrínseco (más de 10.000 veces más brillante que el Sol). Esto implica que la enana blanca vampiro de este sistema tiene una alta masa que está cerca de su límite fatal y sigue siendo alimentada por su compañera a un ritmo vertiginoso. “Si V445 Puppis finalmente explotará como una supernova o si la actual explosión de la nova se ha adelantado a ese camino al eyectar demasiada materia de vuelta al espacio aún es incierto”, dice Woudt. “Pero aquí tenemos a un sospechoso bastante bueno para una futura supernova de tipo Ia”.

Notas

[1] La óptica adaptativa es una técnica que permite a los astrónomos obtener una imagen de un objeto libre del efecto distorsionador introducido por la atmósfera. Ver la página sobre óptica adaptativa de ESO en: http://www.eso.cl/optica_adaptativa.php

[2] Ver por ejemplo (en inglés): http://www.eso.org/~bleibund/papers/EPN/epn.html

[3] Las enanas blancas representan el producto evolutivo final de las estrellas con masas iniciales de hasta unas cuantas masas solares. Una enana blanca es el calcinado centro estelar que queda cuando una estrella similar al Sol destruye sus capas externas hacia el final de su vida activa. Está compuesta esencialmente de carbono y oxígeno. Este proceso normalmente lleva también a la formación de una nebulosa planetaria circundante.

[4] Este límite Chandrasekhar, llamado así por el físico hindú Subrahmanyan Chandrasekhar, es de casi 1,4 veces la masa del Sol. Cuando una enana blanca alcanza una masa superior a este límite, ya sea al engullir la materia de un compañera o fusionándose con otra enana blanca, se convertirá en una bomba termonuclear que quemará carbono y oxígeno explosivamente.

[5] El equipo también empleó el instrumento SOFI instalado en el New Technology Telescope de ESO, el espectrógrafo IMACS en el telescopio Magellan Baade de 6,5 metros, y la Infrared Survey Facility y la cámara SIRIUS en la estación Sutherland del Observatorio Astronómico de Sudáfrica.

Información adicional

Esta investigación fue presentada en un artículo que aparecerá en Astrophysical Journal en su edición del 20 de noviembre de 2009, vol. 706, p. 738 (“The expanding bipolar shell of the helium nova V445 Puppis”, por P. A. Woudt y otros).

El equipo está compuesto por P. A. Woudt y B. Warner (Universidad de Ciudad del Cabo, Sudáfrica), D. Steeghs y T. R. Marsh (Universidad de Warwick, Reino Unido), M. Karovska y G. H. A. Roelofs (Centro de Astrofísica Harvard-Smithsonian, Cambridge MA, Estados Unidos), P. J. Groot y G. Nelemans (Radboud University Nijmegen, Holanda), T. Nagayama (Universidad de Kyoto, Japón), D. P. Smits (Universidad de Sudáfrica, Sudáfrica), and T. O’Brien (Universidad de Manchester, Reino Unido).

ESO, el Observatorio Europeo Austral, es la principal organización astronómica intergubernamental en Europa y el observatorio astronómico más productivo del mundo. Es apoyado por 14 países: Alemania, Austria, Bélgica, Dinamarca, España, Finlandia, Francia, Holanda, Italia, Portugal, el Reino Unido, República Checa, Suecia y Suiza. ESO desarrolla un ambicioso programa enfocado en el diseño, construcción y operación de poderosas instalaciones de observación terrestres que permiten a los astrónomos hacer importantes descubrimientos científicos. ESO también cumple un rol principal en promover y organizar la cooperación en investigación astronómica. ESO opera tres sitios únicos de observación de clase mundial en Chile: La Silla, Paranal y Chajnantor. En Paranal, ESO opera el Very Large Telescope, el observatorio óptico más avanzado del mundo. ESO es el socio europeo de un revolucionario telescopio, ALMA, el proyecto astronómico más grande en existencia. ESO está actualmente planificando un European Extremely Large Telescope, el E-ELT, telescopio óptico y de infrarrojo cercano de 42 metros de diámetro, que llegará a ser “el ojo más grande del mundo hacia el cielo”.

Enlaces

• Artículo sobre la investigación: http://arxiv.org/abs/0910.1069

Contactos

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University of Cape Town
Cape Town, South Africa
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Correo electrónico: Patrick.Woudt@uct.ac.za

Danny Steeghs
University of Warwick
Warwick, UK
Teléfono: +44 (0)2476 573873
Móvil: +44 (0)78 45555979
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Esta es una traducción de la nota de prensa de ESO eso0943.