Inusual supernova puede revelar agujeros negros de masa intermedia en cúmulos globulares

Esta serie de imágenes muestran la interacci´n de una enana blanca con un agujero negro. Conforme pasa por el agujero negro, la enana blanca se comprime y calienta cada vez más (arriba a la izquierda), disparando la explosión. La mayoría de la masa estelar es eyectada al espacio (la “burbuja” en la zona superior derecha de los restos de la imagen superior derecha, mientras que el resto (la parte del vértice de la imagen) cae hacia el agujero negro. Mientras que la materia eyectada se expande rápidamente, la materia que cae forma un violento y grueso disco de acreción alrededor del agujero negro.

Un violento y extraño destino le espera a una estrella enana blanca que vague demasiado cerca de un agujero negro moderadamente masivo. De acuerdo con un nuevo estudio, el tirón gravitatorio sobre la enana blanca provocaría fuerzas de marea lo bastante potentes para alterar el remanente estelar y reiniciar la combustión nuclear en ella, dando lugar a una explosión de supernova con una apariencia inusual. Las observaciones de tal supernova podrían confirmar la existencia de agujeros negros de masa intermedia, actualmente tema de debate de entre los astrónomos.

“Nuestras simulaciones por ordenador muestran una peculiar supernova que sería una firma única de un agujero negro de masa intermedia”, dijo Enrico Ramírez-Ruiz, profesor asistente de astronomía y astrofísica en la Universidad de California en Santa Cruz.

Ramírez-Ruiz y sus colaboradores — Stephan Rosswog de la Universidad Jacobs en Bremen, Alemania, y William Hix del Laboratorio Nacional Oak Ridge – usaron simulaciones por ordenador detalladas para seguir el proceso completo de interrupción de marea de una enana blanca por un agujero negro. Sus simulaciones incluyen dinámica de gases, gravedad y física nuclear, necesitando semanas de tiempo de cálculo para simular eventos que tendrían lugar en una fracción de segundo. Un artículo que describe sus conclusiones ha sido aceptado para su publicación en Astrophysical Journal Letters, y el borrador está disponible on-line.

“Cada estrella que no es demasiado masiva termina como una enana blanca, por lo que son muy comunes. Estamos interesados en si la interrupción de marea puede volver a la vida a este cadáver estelar”, dijo Rosswog, el primer autor del artículo.

Una enana blanca puede explotar como una supernova de Tipo Ia si acumula la suficiente masa absorbiendo materia de su estrella compañera. Cuando alcanza una masa crítica (aproximadamente 1,4 veces la masa del Sol), la enana blanca colapsa y explota. Los astrónomos usan este tipo de supernovas Ia como “candelas estándar” para medidas de distancia cósmica dado que su brillo evoluciona con el tiempo de forma predecible.

El nuevo artículo describe un mecanismo claramente distinto para la ignición de la enana blanca, en el cual la interrupción por marea causada por un agujero negro provoca una drástica compresión del material estelar. La enana blanca está aplanada en una forma de tortilla alineada en el planto de su órbita alrededor del agujero negro. Como cada sección de la estrella está aplastada a través de un punto de compresión máxima, la presión extrema provoca un súbito incremento de las temperaturas, lo cual dispara el incendio explosivo.

La explosión expulsa más de la mitad de los restos de la estrella, mientras que el resto de material estelar cae al agujero negro. El material que cae forma un disco de acreción luminoso que emite rayos-X y debería ser detectable por el Observatorio de rayos-X Chandra, dicen los investigadores.

“Este es un nuevo mecanismo para la ignición de una enana blanca que da como resultado un tipo de supernova muy distinta de la Tipo Ia estándar, y es seguida de una fuente de rayos-X”, dijo Ramírez-Ruiz.

Estimó que este tipo de evento de supernova ocurriría aproximadamente de forma 100 veces menos frecuente que la supernova de Tipo Ia estándar, pero debería ser detectable en futuras investigaciones diseñadas para observar grandes cantidades de supernovas. El Gran Telescopio de Investigación Sinóptica (LSST), planeado para su finalización en 2013, se espera que descubra cientos de miles de supernovas de Tipo Ia cada año.

“Estas exóticas criaturas empezarán a mostrarse en los datos del LSST”, dijo Ramírez-Ruiz. “Queremos predecir las curvas de luz por lo que podemos buscarlas en los datos de las investigaciones”.

El mecanismo descrito en el artículo requiere de un agujero negro que no sea demasiado grande ni demasiado pequeño. Tales agujeros negros de tamaño intermedio (de 500 a 1000 veces la masa del Sol) pueden residir en algunos cúmulos globulares de estrellas, pero hay muchas menos evidencias de su existencia que de los relativamente pequeños agujeros negros de masa estelar (decenas de veces de la masa del Sol) o de los agujeros negros supermasivos (unos millones de veces la masa del Sol), hallados en los centros de las galaxias.

El nuevo artículo describe en detalle la interrupción de una enana blanca de dos décimos la masa del Sol por un agujero negro de 1000 masas solares. Los investigadores también encontraron que pueden variar la masa de la enana blanca y aún tendrían el mismo resultado – interrupción de marea e ignición de la enana blanca.

“Podemos encender todo el rango de masas de enanas blancas si están lo bastante cerca del agujero negro”, dijo Rosswog.

Esta investigación fue patrocinada por el Programa de Descubrimiento Científico a través de Computación Avanzada del Departamento de Energía.


Autor: Tim Stephens
Fecha Original: 29 de enero de 2008
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Comments (5)

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  5. Manlio E. Wydler

    Interesante mecanismo de otro final estelar.

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