Por primera vez, los astrónomos han detectado una señal de radio de la explosión masiva de una enana blanca moribunda.

Cuando mueren estrellas como nuestro sol, tienden a apagarse con un gemido y no con un estallido, a menos que sean parte de un sistema estelar binario (dos) que podría dar lugar a una explosión de supernova.

Ahora, por primera vez, los astrónomos han detectado la firma de radio de tal evento en una galaxia a más de 400 millones de años luz de distancia. El hallazgo, publicado el 17 de mayo en Naturalezacontiene pistas tentadoras sobre cómo debe haber sido la estrella compañera.

Una muerte estelar explosiva

A medida que las estrellas hasta ocho veces más pesadas que nuestro sol comienzan a quedarse sin combustible nuclear en su núcleo, inflan sus capas exteriores. Este proceso da lugar a las coloridas nubes de gas engañosamente conocidas como nebulosas planetarias, y deja un núcleo denso, compacto y caliente conocido como enana blanca.

Nuestro propio sol experimentará esta transición en aproximadamente 5 mil millones de años, luego se enfriará lentamente y se desvanecerá. Sin embargo, si una enana blanca de alguna manera aumenta de peso, se activa un mecanismo de autodestrucción cuando pesa más de 1,4 veces la masa de nuestro sol. La detonación termonuclear subsiguiente destruye la estrella en un tipo distintivo de explosión llamado Supernova tipo Ia.

Pero, ¿de dónde vendría la masa extra para impulsar tal explosión?

Solíamos pensar que podría ser gas extraído de una estrella compañera más grande en una órbita cercana. Pero las estrellas tienden a ser comedoras desordenadas, derramando gas por todas partes. Una explosión de supernova sacudiría cualquier gas derramado y lo haría resplandor en longitudes de onda de radio. Sin embargo, a pesar de décadas de búsqueda, nunca se ha detectado una sola supernova joven de Tipo Ia con radiotelescopios.

En cambio, comenzamos a pensar que las supernovas de Tipo Ia deben ser pares de enanas blancas que giran en espiral hacia adentro y se fusionan de una manera relativamente limpia, sin dejar gas para impactar, ni señal de radio.

Un tipo raro de supernova

La supernova 2020eyj fue descubierta por un telescopio en Hawai’i el 23 de marzo de 2020. Durante las primeras siete semanas, más o menos, se comportó de la misma manera que cualquier otra supernova de Tipo Ia.

Pero durante los siguientes cinco meses, dejó de perder brillo. Casi al mismo tiempo, comenzó a mostrar características indicando gas que era inusualmente rico en helio. Comenzamos a sospechar que la supernova 2020eyj pertenecía a una subclase rara de supernovas de tipo Ia en la que la onda expansiva, que se mueve a más de 10 000 kilómetros por segundo, barre el gas que solo podría haber sido extraído de las capas exteriores de una estrella compañera sobreviviente.

Para tratar de confirmar nuestra corazonada, decidimos probar si había suficiente gas para producir una señal de radio. Como la supernova está demasiado al norte para observarla con telescopios como el Conjunto compacto de telescopios de Australia cerca de Narrabri, en su lugar utilizamos una serie de radiotelescopios repartidos por todo el Reino Unido para observar la supernova unos 20 meses después de la explosión.

Para nuestra gran sorpresa, tuvimos la primera detección clara de una supernova «bebé» de tipo Ia en longitudes de onda de radio, confirmada por una segunda observación unos cinco meses después. ¿Podría ser esta la «pistola humeante» de que no todas las supernovas de Tipo Ia son causadas por la fusión de dos enanas blancas?

La paciencia vale la pena

Una de las propiedades más notables de las supernovas de tipo Ia es que todas parecen alcanzar prácticamente el mismo brillo máximo. Esto es consistente con que todos hayan alcanzado una masa crítica similar antes de explotar.

Este mismo atributo permitió al astrónomo Brian Schmidt y sus colegas llegar a su Conclusión ganadora del Premio Nobel a fines de la década de 1990: que la expansión del universo desde el Big Bang no se está desacelerando bajo la acción de la gravedad (como todos esperaban), sino que se está acelerando debido a los efectos de lo que ahora llamamos energía oscura.

Por lo tanto, las supernovas de Tipo Ia son objetos cósmicos importantes, y el hecho de que todavía no sepamos exactamente cómo y cuándo ocurren estas explosiones estelares, o qué las hace tan consistentes, ha sido una preocupación para los astrónomos.

En particular, si los pares de enanas blancas que se fusionan pueden variar en masa total hasta casi tres veces la masa de nuestro sol, ¿por qué deberían liberar aproximadamente la misma cantidad de energía?

Nuestra hipótesis (y confirmación por radio) de que la supernova 2020eyj se produjo cuando se extrajo suficiente gas helio de la estrella compañera y de la superficie de la enana blanca para empujarla justo por encima del límite de masa, proporciona una explicación natural para esta consistencia.

La pregunta ahora es por qué no hemos visto esta señal de radio antes en ninguna otra supernova de Tipo Ia. Quizás tratamos de detectarlos demasiado pronto después de la explosión y nos rendimos con demasiada facilidad. O tal vez no todas las estrellas compañeras son tan ricas en helio y tan prodigiosas a la hora de desprenderse de sus capas exteriores gaseosas.

Pero como ha demostrado nuestro estudio, la paciencia y la persistencia a veces dan sus frutos de una manera que nunca esperábamos, permitiéndonos escuchar los susurros moribundos de una estrella distante.

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