A medida que avanzan los fenómenos astronómicos, las supernovas se encuentran entre las más fascinantes y espectaculares. Este proceso ocurre cuando ciertos tipos de estrellas alcanzan el final de su vida útil, donde explotan y arrojan sus capas externas. Gracias a generaciones de estudio, los astrónomos han podido clasificar la mayoría de las supernovas observadas en una de dos categorías (Tipo I y Tipo II) y determinar qué tipos de estrellas son las progenitoras de cada una.
Sin embargo, hasta la fecha, los astrónomos no han podido determinar qué tipo de estrella eventualmente conduce a una supernova Tipo Ic, una clase especial en la que una estrella sufre un colapso del núcleo después de ser despojada de su hidrógeno y helio. Pero gracias a los esfuerzos de dos equipos de astrónomos que estudiaron detenidamente los datos de archivo del Telescopio espacial Hubble, Los científicos ahora han encontrado la estrella largamente buscada que causa este tipo de supernova.
Básicamente, se cree que las supernovas de Tipo I son el resultado de sistemas binarios que consisten en una enana blanca y una estrella compañera que orbitan juntas. Con el tiempo, la enana blanca comenzará a extraer material del compañero hasta alcanzar una masa crítica. La enana blanca sobreempacada experimenta un colapso del núcleo y explota en una explosión increíblemente brillante de material y energía.
En el caso de las supernovas Tipo Ic, que representan aproximadamente el 20% de las estrellas masivas que explotan por el colapso del núcleo, la estrella ha perdido su capa externa de hidrógeno y la mayor parte de su helio. Se cree que estas estrellas se encuentran entre las más masivas conocidas, con al menos 30 masas solares, y permanecen brillantes incluso después de arrojar sus capas externas. Por lo tanto, ha sido un misterio por qué los astrónomos no han podido detectar uno antes de que se convirtiera en supernova.
Afortunadamente, en 2017, se observó una supernova Tipo Ic que tuvo lugar dentro de un grupo de estrellas jóvenes en la galaxia espiral NGC 3938, ubicada a unos 65 millones de años luz de distancia. El descubrimiento inicial fue realizado por astrónomos en los Observatorios Tenagra en Arizona, pero los dos equipos de astrónomos recurrieron a Hubble para determinar la ubicación exacta de la fuente.
El primer equipo, dirigido por Schuyler D. Van Dyk, un investigador científico senior en el Centro de Análisis y Procesamiento Infrarrojo (IPAC) de Caltech, fotografió a la joven supernova en junio de 2017 con El Hubble Cámara de campo ancho 3 (WFC 3). Luego usaron esta imagen para ubicar al progenitor candidato en el archivo Hubble fotos que fueron tomadas de NGC 3938 en diciembre de 2007.
El segundo equipo, dirigido por Charles Kilpatrick de la Universidad de California Santa Cruz, observó la supernova en junio de 2017 en imágenes infrarrojas utilizando uno de los telescopios de 10 m en el W.M. Observatorio Keck en Hawai. Luego, el equipo analizó el mismo archivo Hubble fotos como el equipo de Van Dyk para descubrir la posible fuente.
Ambos equipos publicaron estudios que indicaban que el progenitor era probablemente una supergigante azul ubicada en uno de los brazos espirales de NGC 3938. Como Van Dyk indicó en un reciente comunicado de prensa de la NASA., “Encontrar un progenitor de buena fe de una supernova Ic es un gran premio para la búsqueda de progenitores. Ahora tenemos por primera vez un objeto candidato claramente detectado ".
El hecho de que la supernova (designada SN 2017ein) se detectó en primer lugar también fue bastante afortunado, como explicó Kilpatrick:
“Tuvimos la suerte de que la supernova estuviera cerca y fuera muy brillante, de 5 a 10 veces más brillante que otras supernovas Tipo Ic, lo que puede haber hecho que el progenitor sea más fácil de encontrar. Los astrónomos han observado muchas supernovas de Tipo Ic, pero están demasiado lejos para que el Hubble las resuelva. Necesitas una de estas estrellas masivas y brillantes en una galaxia cercana para explotar. Parece que la mayoría de las supernovas Tipo Ic son menos masivas y, por lo tanto, menos brillantes, y esa es la razón por la que no hemos podido encontrarlas ".
Según su evaluación del progenitor, ambos equipos ofrecieron dos posibilidades para la identidad de la fuente. Por un lado, sugirieron que podría ser una sola estrella fuerte de entre 45 y 55 masas solares que se quemó muy brillante y caliente, haciendo que quemara sus capas externas de hidrógeno y helio antes de sufrir un colapso gravitacional.
Una segunda posibilidad era que el progenitor era un sistema binario masivo que estaba formado por una estrella que tenía entre 60 y 80 masas solares y un compañero que tenía 48 masas solares. En este escenario, la estrella más masiva fue despojada de sus capas de hidrógeno y helio por su compañera antes de explotar como una supernova.
La segunda posibilidad fue un poco sorprendente, ya que no es lo que los astrónomos esperan según los modelos actuales. Cuando se trata de supernovas de Tipo I, los astrónomos esperan que los sistemas binarios estén formados por estrellas de menor masa, típicamente una estrella de neutrones con un compañero que ha abandonado su secuencia principal y se ha expandido para convertirse en un gigante rojo.
El descubrimiento de este progenitor ha resuelto un misterio para los astrónomos. Desde hace algún tiempo, sabían que las supernovas Tipo Ic eran deficientes en hidrógeno y helio y no estaban seguros de por qué. Una posible explicación fue que fueron despojados por fuertes vientos de partículas cargadas. Pero nunca se ha encontrado evidencia de esto.
La otra posibilidad involucraba pares binarios en órbita cercana donde una estrella fue despojada de sus capas externas antes de explotar. Pero en este caso, descubrieron que la estrella que fue despojada de material todavía era lo suficientemente masiva como para que finalmente explotara como una supernova Tipo Ic.
Como explicó Ori Fox, investigadora del Space Telescope Science Institute (STSI) en Baltimore y miembro del equipo de Van Dyk:
“Desenredar estos dos escenarios para producir supernovas de Tipo Ic afecta nuestra comprensión de la evolución estelar y la formación de estrellas, incluyendo cómo se distribuyen las masas de estrellas cuando nacen y cuántas estrellas se forman en los sistemas binarios que interactúan. Y esas son preguntas que no solo los astrónomos que estudian supernovas quieren saber, sino que todos los astrónomos buscan ".
Los dos equipos también indicaron que no podrán confirmar la identidad de la estrella progenitora hasta que la supernova se desvanezca en unos dos años. En este momento, esperan usar la NASA Telescopio espacial James Webb (JWST), que se lanzará en 2021, para ver si el progenitor sigue siendo muy brillante (como se esperaba) y hacer mediciones más precisas de su brillo y masa.
Este último descubrimiento no solo llena algunos de los agujeros en nuestro conocimiento sobre cómo se comportan algunas estrellas cuando alcanzan el final de su fase de secuencia principal, sino que también brinda a los astrónomos la oportunidad de aprender más sobre la formación y evolución de las estrellas en nuestro Universo. . Cuando los telescopios de próxima generación estén disponibles en los próximos años, los astrónomos esperan obtener información vital sobre estas preguntas.
El estudio dirigido por Van Dyk, titulado "SN 2017ein y la posible primera identificación de un progenitor de supernova tipo Ic" apareció en El diario astrofísico en junio. El segundo estudio, "Un potencial progenitor para la supernova Tipo Ic 2017ein", apareció en el Avisos mensuales de la Royal Astronomical Society El pasado octubre.
