Un nuevo tipo de supernova ilumina una vieja

El Observatorio Las Cumbres y el Telescopio Espacial Hubble de Color Compuesto de la supernova 2018zd que captura el electrón (punto blanco grande a la derecha) y la galaxia anfitriona de explosión estelar NGC 2146 (izquierda). (Crédito: NASA / STScI / J. DePasquale, Observatorio Las Cumbres)

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Un equipo global de astrónomos ha descubierto evidencia de un nuevo tipo de explosión estelar: una supernova capturadora de electrones. Si bien este tipo se ha puesto en teoría durante más de 40 años, esta es la primera instancia que se ha observado. Estos hallazgos proporcionan pistas sobre el precursor de la Nebulosa del Cangrejo, una supernova que las culturas de todo el mundo detectaron en 1054.

Las estrellas están sujetas al equilibrio de la gravedad, que hace que se contraigan, y a la presión que les impide contraerse. Si se altera este equilibrio, el resultado puede ser una reacción rápida, como la explosión de una estrella en una supernova. Los astrónomos conocen dos tipos principales de supernovas. Una es una supernova termonuclear: la explosión de una estrella enana blanca (menos de aproximadamente 8 veces la masa del Sol) que roba materia a su compañera en un sistema estelar binario. La otra es una supernova en colapso, en la que una estrella masiva, aproximadamente 10 veces la masa del Sol, se queda sin combustible nuclear y su núcleo de hierro colapsa, creando un agujero negro o estrella de neutrones. Las supernovas capturadoras de electrones encajan entre estos dos grupos, un tipo de colapso del núcleo que ocurre para las estrellas menos masivas, hasta aproximadamente 8 masas solares.

En una supernova que captura el electrón, la presión se vuelve lo suficientemente grande como para forzar a los electrones a entrar en los núcleos del átomo. La teoría, incluidas las propiedades observables de una supernova, fue formulada en 1980 por Kenichi Nomoto de la Universidad de Tokio y otros. La estrella progenitora debe tener mucha masa y perder mucha antes de explotar, y este material cerca de la estrella moribunda debe tener una composición química inusual. Entonces, la supernova capturadora de electrones debe ser débil, tener poca lluvia radiactiva y tener elementos ricos en neutrones en el núcleo.

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En este estudio del Global Supernova Project, el equipo descubrió que la supernova SN 2018zd tiene muchas propiedades inusuales, y estas propiedades coinciden con las predicciones de una supernova capturadora de electrones. Durante el análisis, los miembros del equipo del Observatorio Astronómico Nacional de Japón, Takashi Moriya (Profesor Asociado) y Nozomo Tominaga (Profesor) ayudaron con modelos teóricos de la estrella progenitora e interpretaron las predicciones de los cambios en el brillo esperados de las supernovas capturadoras de electrones.

  

Este es el primer ejemplo confirmado, pero durante mucho tiempo se sospechó que la Nebulosa del Cangrejo fue creada por este tipo de explosión. En 1054 d.C., se observó una supernova y, según los registros chinos y japoneses, era tan brillante que se podía ver de día durante 23 días y de noche durante unos dos años. El remanente resultante, la Nebulosa del Cangrejo, se ha estudiado en detalle. Anteriormente era el mejor candidato para una supernova capturadora de electrones, pero había incertidumbre en parte porque la explosión ocurrió hace casi mil años. Los nuevos hallazgos aumentan la confianza en que SN 1054 era una supernova capturadora de electrones. También explica por qué esta supernova es relativamente brillante en comparación con los modelos: su luminosidad puede haber sido mejorada por colisiones de supernova con material liberado por la estrella progenitora como se ve en SN 2018zd.

Estos resultados aparecieron como Daiichi Hiramatsu y col. “El origen de la captura de electrones para la supernova 2018zd” en astronomía natural el 28 de junio de 2021.

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