Observar el Universo a menudo significa contemplar fen贸menos que ocurrieron hace millones de a帽os. Pero a veces se presenta la oportunidad de capturar un evento c贸smico casi en directo, como si asistieramos en tiempo real a la transformaci贸n de una estrella. Esta posibilidad rara se materializ贸 recientemente para astr贸nomos que pudieron observar un momento crucial en la vida de una estrella masiva.
Gracias al Very Large Telescope del Observatorio Europeo Austral, un equipo internacional pudo captar la explosi贸n de una estrella en el preciso momento en que esta romp铆a su superficie. Esta observaci贸n, realizada solo 26 horas despu茅s de la detecci贸n inicial de la supernova, representa una primicia en la historia de la astronom铆a. La rapidez de intervenci贸n fue determinante, pues esta fase transitoria dura solo unas horas antes de volverse indetectable. La estrella en cuesti贸n, situada a unos 22 millones de a帽os luz en la galaxia NGC 3621, ofrec铆a una oportunidad excepcional para estudiar los primeros instantes de una explosi贸n estelar.
Representaci贸n art铆stica de una estrella convirti茅ndose en supernova. La supernova SN 2024ggi explot贸 en la galaxia NGC 3621. Las observaciones revelaron que la explosi贸n inicial adoptaba una forma de aceituna.
Cr茅dito: ESO/L. Cal莽ada El descubrimiento de esta supernova desencaden贸 una carrera contra reloj para los astr贸nomos. Yi Yang, profesor de la Universidad Tsinghua, present贸 una propuesta de observaci贸n menos de doce horas despu茅s de ser informado del evento. La r谩pida aprobaci贸n del ESO permiti贸 apuntar el telescopio hacia la supernova naciente, capturando as铆 datos valiosos sobre su geometr铆a inicial. Esta reactividad excepcional fue posible gracias a la colaboraci贸n internacional.
La t茅cnica utilizada para esta observaci贸n, la espectropolarimetr铆a, permiti贸 revelar detalles invisibles de otra manera. Aunque la estrella explosiva aparece como un simple punto luminoso desde la Tierra, el an谩lisis de la polarizaci贸n de su luz desvel贸 su forma tridimensional. Este m茅todo explota el hecho de que la luz emitida por objetos no esf茅ricos presenta caracter铆sticas de polarizaci贸n espec铆ficas que delatan su geometr铆a.
Los datos recogidos mostraron que la explosi贸n inicial presentaba una forma sorprendente de aceituna, revelando una simetr铆a axial bien definida. Esta configuraci贸n geom茅trica particular sugiere la existencia de mecanismos f铆sicos comunes que rigen la explosi贸n de las estrellas masivas. A medida que la explosi贸n progresa y choca con la materia circundante, su forma se aplana pero conserva su eje de simetr铆a original, proporcionando as铆 pistas valiosas sobre los procesos internos.
Este descubrimiento permite a los astr贸nomos refinar sus modelos te贸ricos sobre el final de la vida de las estrellas masivas. La estrella origen de SN 2024ggi era una supergigante roja, aproximadamente doce a quince veces m谩s masiva que nuestro Sol y quinientas veces m谩s grande. La comprensi贸n de estas explosiones ayuda a aprehender mejor el ciclo de vida estelar y la manera en que los elementos pesados se dispersan en el espacio para formar nuevas generaciones de estrellas y planetas.
Imagen que muestra la ubicaci贸n de la supernova SN 2024ggi en la galaxia NGC 3621, tomada 26 horas despu茅s de su detecci贸n inicial.
Cr茅dito: ESO/Y. Yang et al. La espectropolarimetr铆a: ver lo invisible
La espectropolarimetr铆a combina dos t茅cnicas de an谩lisis de la luz para revelar informaciones que ni la espectroscopia ni la polarimetr铆a por s铆 solas pueden proporcionar. Estudiando c贸mo la luz est谩 polarizada a diferentes longitudes de onda, los astr贸nomos pueden determinar la forma y orientaci贸n de objetos c贸smicos demasiado peque帽os para ser resueltos directamente. Este enfoque es particularmente 煤til para las supernovas, donde los detalles geom茅tricos son esenciales para comprender los mecanismos de explosi贸n.
La polarizaci贸n de la luz ocurre cuando las ondas luminosas vibran preferentemente en una direcci贸n particular. En el caso de las estrellas esf茅ricas, esta polarizaci贸n es generalmente nula porque las vibraciones se anulan mutuamente en todas las direcciones. Sin embargo, cuando el objeto emisor no es perfectamente sim茅trico, como durante una explosi贸n asim茅trica, la luz presenta una polarizaci贸n neta que delata esta asimetr铆a.
El instrumento FORS2 del Very Large Telescope est谩 especialmente dise帽ado para este tipo de medidas. Puede detectar variaciones 铆nfimas en la polarizaci贸n de la luz, permitiendo as铆 reconstituir la forma tridimensional de objetos situados a millones de a帽os luz. Esta capacidad 煤nica fue determinante para revelar la forma de aceituna de la explosi贸n de SN 2024ggi, demostrando el poder de esta t茅cnica de observaci贸n.
Las aplicaciones de la espectropolarimetr铆a se extienden mucho m谩s all谩 del estudio de las supernovas. Se utiliza para analizar los discos de acreci贸n alrededor de los agujeros negros, estudiar la atm贸sfera de los exoplanetas y caracterizar el polvo interestelar. Cada avance t茅cnico abre nuevas ventanas sobre el Universo, permitiendo a los astr贸nomos responder a preguntas fundamentales sobre la naturaleza de los objetos c贸smicos.
La vida y la muerte de las estrellas masivas
Las estrellas masivas, aquellas que poseen al menos ocho veces la masa de nuestro Sol, conocen una existencia breve pero espectacular. Su gran masa genera una presi贸n y una temperatura tan elevadas en su n煤cleo que queman su combustible nuclear a un ritmo acelerado. Mientras que nuestro Sol vivir谩 unos diez mil millones de a帽os, una estrella de veinte masas solares puede agotar sus reservas en solo unos pocos millones de a帽os, conduciendo a un final violento.
La fase final comienza cuando el n煤cleo de la estrella agota su hidr贸geno, luego su helio, fusionando elementos cada vez m谩s pesados hasta el hierro. El hierro representa un punto de no retorno porque su fusi贸n consume energ铆a en lugar de producirla. Privado de su fuente de energ铆a interna, el n煤cleo se colapsa bajo su propio peso en un lapso del orden del segundo, creando una onda de choque que propulsa las capas externas de la estrella al espacio.
Este colapso y esta explosi贸n liberan una energ铆a colosal, superando temporalmente la luminosidad de toda una galaxia. Los elementos pesados sintetizados durante la vida de la estrella se dispersan en el medio interestelar, enriqueciendo el gas a partir del cual se formar谩n nuevas estrellas y planetas. Sin estas explosiones, el Universo carecer铆a de elementos como el ox铆geno, el carbono o el hierro esenciales para la vida.
El residuo de la explosi贸n depende de la masa inicial de la estrella. Para las estrellas de ocho a veinte masas solares, generalmente queda una estrella de neutrones, mientras que las estrellas m谩s masivas pueden formar agujeros negros. Cada supernova representa as铆 no solo un final, sino tambi茅n el comienzo de nuevos ciclos c贸smicos, participando en el reciclaje permanente de la materia en el Universo.
Fuente: Science Advances