Las observaciones de SWIFT con el Very Large Telescope del Observatorio Europeo Austral (VLT de ESO) captaron una estrella en el acto de explotar, mientras la explosión atravesaba su superficie. Este momento reveló la forma de la erupción en sus primeras etapas, una fase tan breve que habría desaparecido de la vista en un día. Los científicos han esperado durante mucho tiempo observar este momento inicial porque ayuda a responder preguntas clave sobre cómo las estrellas masivas terminan su vida como supernovas.
SN 2024ggi se observó por primera vez la noche del 10 de abril de 2024, hora local. En ese momento, Yi Yang, profesor asistente de la Universidad Tsinghua en Beijing, China y autor principal del estudio, llegó a San Francisco después de un largo vuelo. Al darse cuenta de la urgencia, actuó rápidamente. Doce horas después, presentó una solicitud de observación a ESO, que pronto la aprobó. El 11 de abril, apenas 26 horas después del descubrimiento, el VLT de Chile ya estaba observando el evento.
Una rara explosión cercana
La supernova se encuentra a unos 22 millones de años luz de distancia, en la galaxia NGC 3621, en la constelación de Hidra. Para los astrónomos, esta distancia es lo suficientemente cercana como para poder investigar la explosión en detalle. Utilizando el VLT e instrumentos especiales, el equipo internacional capturó el comportamiento inicial de la explosión. “Las primeras observaciones del VLT capturaron la fase en la que el material fue acelerado por la explosión cerca del centro de la estrella”, dijo Dietrich Bade, astrónomo de ESO en Alemania y coautor del estudio, publicado el 2 de noviembre. Avances de la ciencia.
“La geometría de la explosión de una supernova proporciona información fundamental sobre la evolución estelar y los procesos físicos que conducen a estos fuegos artificiales cósmicos”, explica Yang. Los científicos todavía están investigando los pasos exactos que causan las explosiones estelares masivas, que se definen como estrellas con más de ocho veces la masa del Sol. SN 2024ggi comenzó como una supergigante roja con una masa de 12 a 15 veces la del Sol y un radio 500 veces mayor. Esto la convierte en un ejemplo de libro de texto de una estrella masiva que se acerca al final de su vida.
¿Qué sucede cuando una estrella masiva se queda sin combustible?
A lo largo de su vida, una estrella mantiene una forma esférica estable porque la gravedad atrae hacia adentro mientras que la presión de la fusión nuclear empuja hacia afuera. Cuando agotan su combustible, este equilibrio se rompe. El núcleo cede, las capas circundantes caen hacia adentro y luego rebotan en el centro denso. Este rebote desencadena una onda de choque que viaja hacia afuera y eventualmente destroza la estrella.
Una vez que el choque llega a la superficie, se libera una gran cantidad de energía y la supernova es visible. Durante la breve ventana antes de estallar con el material circundante, los astrónomos pueden estudiar la forma inicial de ruptura.
Revelando geometrías ocultas con espectropolarimetría
Para capturar esta estructura elemental, los astrónomos utilizaron una técnica llamada “espectropolarimetría”. “La espectropolarimetría proporciona información sobre la geometría de las ráfagas que otros tipos de observaciones no pueden proporcionar porque las escalas angulares son muy pequeñas”, dijo Lifan Wang, coautor y profesor de la Universidad Texas A&M en Estados Unidos, quien comenzó su carrera como estudiante en ESO. Aunque la estrella en explosión aparece como un único punto de luz, la polarización de esa luz contiene pistas sutiles sobre la forma de la explosión, que el equipo decodificó con éxito.(1)
El instrumento FORS2 del VLT, la única instalación en el hemisferio sur capaz de realizar tales mediciones, reveló que la primera explosión de material tenía la forma de una aceituna. A medida que la explosión se expandió y encontró material que rodeaba la estrella, la forma se volvió más plana, aunque el eje de simetría se mantuvo constante. Yang señala que “estos resultados sugieren un proceso físico común que impulsa la explosión de muchas estrellas masivas, que exhibe una simetría axial bien definida y opera a gran escala”.
Avances en la ciencia de las supernovas a través de la colaboración global
Estas observaciones permitieron a los científicos descartar algunos modelos existentes y perfeccionar otros, mejorando nuestra comprensión de la muerte de las estrellas masivas. “Este descubrimiento no sólo cambia nuestra comprensión de las explosiones estelares, sino que también demuestra lo que se puede lograr cuando la ciencia traspasa los límites”, dijo el coautor y astrónomo de ESO Ferdinando Patat. “Es un poderoso recordatorio de que la curiosidad, la colaboración y la acción rápida pueden desbloquear conocimientos profundos sobre la física que da forma a nuestro universo”.
Nota
- Las partículas de luz (fotones) tienen una propiedad llamada polarización. En una esfera, la mayoría con forma de estrella, las polarizaciones de los fotones individuales se cancelan de modo que la polarización neta del objeto es cero. Cuando los astrónomos miden una polarización neta distinta de cero, pueden usar esa medición para determinar la forma del objeto (una estrella o una supernova) que emite la luz observada.
Esta investigación ha sido publicada en un artículo de investigación. Avances de la ciencia.
El equipo fue dirigido por Y. Yang (Departamento de Física, Universidad de Tsinghua, China (Universidad de Tsinghua)), X. Wen (Escuela de Física y Astronomía, Universidad Normal de Beijing, China (Universidad Normal de Beijing) y Universidad de Tsinghua), L. Wang (Departamento de Física y Departamento de Astronomía, Universidad US&M, Universidad US&M). Instituto George P. y Cynthia Woods Mitchell de Física Fundamental y Astronomía Universidad Texas A&M, EE. UU. (IFPA Universidad Texas A&M), d. Bade (Organización Europea para la Investigación Astronómica en el Hemisferio Sur, Alemania (ESO)), Jesse Wheeler (Universidad de Física de Texas, EE. UU., EE. UU.). (Departamento de Astronomía, Universidad de California, Berkeley, EE.UU. (UC Berkeley) e Instituto Hagler de Estudios Avanzados, Universidad Texas A&M, EE.UU.), A. Gal-Yam (Departamento de Física de Partículas y Astrofísica, Instituto Weizmann de Ciencias, Israel, Universidad de Londres, Universidad Mayound) Reino Unido), S. Schulze (Centro de Exploración e Investigación Interdisciplinaria en Astrofísica, Universidad Northwestern, EE.UU.), X. Wang (Universidad de Tsinghua), C. Ashall (Departamento de Física, Virginia Tech, EE. UU. e Instituto de Astronomía, Universidad de Hawaii), Universidad de Manoa, Buea, Universidad de Ciencias, EE. UU., EE. UU. Ferrara, Italia e INFN, Sezione di Ferrara, Italia e INAF, Osservatorio Astronomico d’Abruzzo, Italia), A. Cikota (Observatorio Gemini/NSF NOIRLab, Chile), H. Gao (Universidad Normal de Beijing e Instituto para las Fronteras y China, Universidad Normal de Beijing, Universidad Normal de Beijing). Hoeflich (Departamento de Física, Universidad Estatal de Florida, EE. UU.), G. Li (Universidad de Tsinghua), D. Mishra (Universidad de Texas A&M e IFPA Texas A&M University), Ferdinando Patat (ESO), KC Patra (California y Departamento de Astronomía y Astrofísica, Universidad de California, Berkeley, California, EE. UU.) Berkeley), S. Yan (Universidad de Tsinghua).
