Resuelto el misterio de las supernovas

Supernova de Tipo IaLas supernovas son gigantescas explosiones estelares que pueden verse a través de todo el universo. Las supernovas de Tipo Ia son una clase relativamente homogénea de explosiones estelares, que los investigadores usan como “candelas estándar” para observar la aceleración del universo. Se ha sabido desde hace tiempo, no obstante, que exhiben una considerable variación en sus espectros y el origen de estas diferencias era desconocido. Ahora, unos investigadores, incluyendo a científicos del Instituto Niels Bohr, han resuelto el misterio. Han demostrado que las supernovas estallan asimétricamente y la diferencia en su apariencia simplemente se debe a la dirección en la que se observa la supernova. Los resultados se publican en la revista científica, Nature.

Las supernovas de Tipo Ia han desempeñado un papel crucial en la cosmología debido a que pueden usarse para medir distancias en el universo. Incluso aunque no son “candelas estándar” perfectas (su luminosidad puede variar hasta en un 50%), pueden estandarizarse en base al conocimiento de que las supernovas más brillantes se apagan más lentamente, mientras que las más débiles lo hacen con mayor prontitud.

Mismo origen

Ahora hay un amplio consenso sobre que la homogeneidad relativa de las supernovas de Tipo Ia se debe a que tienen el mismo origen, a saber, una enana blanca en un sistema binario, donde las dos estrellas se orbitan entre sí. Una enana blanca es el tipo de estrella en la que se convertirá nuestro Sol al final de su vida, cuando haya agotado su hidrógeno. La enana blanca absorbe el materia arrojado por su compañera y cuando alcanza 1,4 masas solares, estalla como supernova.

La historia real, no obstante, es más compleja. Las supernovas que se apagan de la misma forma, pueden exhibir un comportamiento bastante distinto en cómo de rápido frena el material en expansión (el conocido como gradiente de velocidad). Este hecho ha generado dudas sobre si las supernovas de Tipo Ia podrían usarse como candelas estándar cosmológicas.

Explosión asimétrica

“Con nuevos estudios detallados hemos demostrado que el gradiente de velocidad está estrechamente asociado con la explosión asimétrica de estas supernovas”, explica el astrofísico Jesper Sollerman, del Centro de Cosmología Oscura en el Instituto Niels Bohr de la Universidad de Copenhague.

Nuevos estudios detallados realizados por un equipo internacional que incluye a Keiichi Maeda, de la Universidad de Tokio y Giorgos Leloudas, Jesper Sollerman y Max Stritzinger del Centro de Cosmología Oscura, han demostrado que el gradiente de de velocidad está estrechamente asociado con el carácter asimétrico de las explosiones de estas supernovas.

Buenas candelas estándar

“Lo que pudimos ver es que la naturaleza variable de las supernovas podía explicarse mediante explosiones asimétricas, donde la explosión tiene lugar en un punto fuera del centro. Por lo que los distintos aspectos de las supernovas simplemente dependen del punto de vista desde el que se observan”, explica Giorgos Leloudas del grupo de investigación de Cosmología Oscura.

Aunque ya había indicaciones procedentes de observaciones anteriores de supernovas de Tipo Ia de que podrían estallar asimétricamente, esta es la primera vez que se demuestra de forma convincente mediante estudios observacionales que observan las regiones centrales de la supernova. Los investigadores observaron las supernovas en las últimas etapas donde es posible ver en las profundidades de su interior y confirmaron que realmente estallan de forma asimétrica.

“Además de darnos una nueva visión de cómo estallan estas estrellas, y resolver el problema de las distintas apariencias, los resultados son buenas noticias para aquellos que usan las supernovas como candelas estándar. Si observamos suficientes supernovas, las diferencias entre ángulos siempre se igualarán”, señalan los tres investigadores del Instituto Niels Bohr, Giorgos Leloudas, Jesper Sollerman y Max Stritzinger.


Fecha Original: 30 junio de 2010
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Comments (12)

  1. Ozzybulla

    Yo y mis comentarios profundos: aparece “supernovas del tipo la”, parece que dijera eso (LA); sugiero ponerlo como 1A; queda mas claro, no?

  2. Muy importante el hecho de que las supernovas tipo Ia mantengan su valor como “candelas estándar” para medir distancias cósmicas. Parecía claro que por ejemplo las mediciones que apuntaban a una expansión acelerada del universo tenían que ser correctas por que estaban avaladas por datos independientes como los del WMAP. Por cierto, supongo que entonces el origen de las supernovas
    Ia es, como se pensaba, la explosión de enanas blancas debido a la acreción de materia y no la fusión de enanas blancas como se sugería en un artículo reciente publicado aqui.

    • Ozzybulla

      Eso entiendo yo también: que son el producto de la acerción de una enana blanca que canibaliza a su hermana gigante roja en un sistema binario que hacia el final de su ecolución. Eso es, de hecho, lo que permite usarlas como velas estándar, ya que si el momento de la SN depende de que se alcance una masa que provoque su colapso gravitacional.

  3. Pero también se producen explosiones de tipo Ia mediante la fusión de dos enanas blancas, lo que podría obligar a los cosmólogos a revisar estas medidas como velas estándar.

    http://astrofisicayfisica.blogspot.com/2010/03/supernovas-de-tipo-ia-fruto-de-la.html

    Un saludo!

    • OzzyBulla

      Vero: Para que eso ocurra, las dos estrellas del par tienen que terminar su vida de estrallas al mismo tiempo. Para eso, sería necesario que tengan exactamente la misma masa, lo cual es extremadamente improbable. Desde que una se convierte en enana blanca, por su mayor concentración gravitacional, comienza a tragarse a su compañera que está mas atrazada en su ciclo

      • Hola Ozzy!
        Totalmente de acuerdo con tu afirmación, excepto en un punto. Basta con que estas estrellas sean de masas no muy diferentes, ya que mediante la simbiosis estelar intercambiarían sus masas llegando a formar una única atmósfera para las dos, antes de que se produzca la fusión. Pero este estudio es todavía muy reciente.
        Estoy de acuerdo con la baja probabilidad de que esto ocurra, pero precisamente es esta probabilidad la que ha sorprendido a los astrofísicos en sus últimas investigaciones. Incluso algunos científicos han llegado a afirmar que se producen más supernovas por colisiones de parejas de enanas blancas que por acreción. Para mí, afirmar ésto últmo es una temeridad. Habrá que esperar nuevos resultados.

        Muchas gracias por tu respuesta.

  4. Nuncamacuerdo

    “Además de darnos una nueva visión de cómo estallan estas estrellas, y resolver el problema de las distintas apariencias, los resultados son buenas noticias para aquellos que usan las supernovas como candelas estándar. Si observamos suficientes supernovas, las diferencias entre ángulos siempre se igualarán”, señalan los tres investigadores del Instituto Niels Bohr, Giorgos Leloudas, Jesper Sollerman y Max Stritzinger.

    Efectivamente, el resultado de cualquier observación estadística tiende a igualarse con su suceso universal, siempre que el número de repeticiones del fenómeno sea LO SUFICIENTEMENTE GRANDE (resalto, no grito).

    Dado el número posible de ángulos de observación, mucho mayor que el que parece en la gráfica,….. ¿existe un número suficiente de “repeticiones” como para asegurar que disponemos de una muestra cuya distribución de probabilidad ya es suficientemente cercana al suceso universal?

    • OzzyBulla

      Nuncameacuerdo:

      En este caso la “cantidad suficiente” de observaciones entiendo que puede ser bastante reducida. En efecto, creo que con tres o cuatro se puede interpolar y extrapolar lo que ocuerre a los restantes ángulos de observación, puesto que debe ser una función constante

      • Fer137

        La cuestion no es calcular esa ‘función constante’ con unos pocos casos. Se trata de utilizar esas supernovas como candelas estelares, para medir distancias cosmologicas. Por tanto se necesita observar una ‘cantidad suficiente’ para cada intervalo de distancias. Que las que exploten asimetricamente en diferentes direcciónes no produzcan calculos erroneos. Para eso se necesitan bastantes.

  5. OzzyBulla

    Insisto: me parece que el tema no es conocer cual es la luminosidad en cada ángulo; lo cual creo se puede interpolar. A mi lo que me cuesta es imaginar de que manera podemos saber la declinación (el ángulo de visión) que tenemos respecto al ecuador o al eje de rotación de la estrella. Tal vez estamos diciendo lo mismo ¿no?. La via de solución que se me ocurre es que para cada ángulo la SN emita una composición diferente de longitudes de onda; pero dado que no conocemos la distancia (que es justamente lo que queremos averiguar) no podemos efectuar las correcciones doppler necesarias.

    Por otra parte, he estado buscando información y no encuentro tampoco como podemos saber, para cada caso, cual es la distancia al centro geométrico que puede tener el centro de la exlosión. Dado que al parecer para cada SN la discrepancia entre ambos centros es aleatoria; por lo que ninguna cantidad de observaciones anteriores (asumiendo incluso que ellas no sean “ciegas” desde este punto de vista) puede decirnos algo respecto a como estallará la próxima.

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