Un tipo de supernova, dos fuentes distintas

Artículo publicado el 7 de mayo de 2012 en CfA

Las estrellas en explosión conocidas como supernovas de Tipo Ia desempeñan un papel importante para medir el universo, y se usaron para descubrir la existencia de la energía oscura. Son lo bastante brillantes como para verse a través de grandes distancias, y lo bastante parecidas como para actuar como “candelas estándar” – un objeto de luminosidad conocida. El Premio Nobel de Física de 2011 fue galardonado por el descubrimiento de un universo en aceleración usando las supernovas de Tipo Ia. Sin embargo, el vergonzante hecho es que los astrónomos aún no saben qué sistemas estelares crean las supernovas de Tipo Ia.

Supernova Tycho de Tipo Ia Crédito: NASA


Dos modelos muy distintos explican el posible origen de las supernovas de Tipo Ia, y distintos estudios apoyan cada modelo. Las nuevas pruebas demuestran que ambos modelos son correctos – algunas de estas supernovas se crean de una forma y otras de otra.

“Los estudios anteriores han generado resultados discordantes. El conflicto desaparece si tienen lugar ambos tipos de explosión”, explica el astrónomo del Smithsonian Ryan Foley (Centro para Astrofísica Harvard-Smithsonian).

Las supernovas de Tipo Ia se sabe que se originan a partir de enanas blancas – los densos núcleos de estrellas muertas. Las enanas blancas también se conocen como estrellas degeneradas debido a que se apoyan en la presión de degeneración cuántica.

En el modelo degenerado simple para supernovas, una enana blanca recopila material de una estrella compañera hasta que alcanza un punto crítico donde se dispara una reacción nuclear desbocada y la estrella estalla. En el modelo degenerado doble, dos enanas blancas se fusionan y estallan. Los sistemas degenerados simples deberían tener gas procedente de la estrella compañera alrededor de la supernova, mientras que los sistemas degenerados dobles carecerían de dicho gas.

“Al igual que el agua mineral puede tener gas o no, en las supernovas también sucede”, dice Robert Kirshner, Profesor Clowes de Astronomía en la Universidad de Harvard y coautor del estudio.

Foley y sus colegas estudiaron 23 supernovas de Tipo Ia para buscar signos de gas alrededor de las supernovas, que deberían estar presentes sólo en los sistemas degenerados simples. Encontraron que las explosiones más potentes tendían a proceder  de sistemas “gaseosos”, o sistemas con flujos de salida de gas. Sin embargo, sólo una fracción de supernovas mostraba pruebas de flujos de salida. El resto parecía proceder de sistemas degenerados dobles.

“Definitivamente hay dos tipos de entornos – con y sin flujo de salida de gas. Ambas se encuentran alrededor de supernovas de Tipo Ia”, señala Foley.

Este hallazgo tiene importantes implicaciones para las medidas de la energía oscura y la expansión del universo. Si hay en marcha dos mecanismos distintos en las supernovas de Tipo Ia, entonces los dos tipos deben considerarse de forma separada cuando se calculan distancias cósmicas y tasas de expansión.

“Es como medir el universo con una mezcla de reglas de yardas y metros – más o menos llegas a la misma respuesta, pero no exactamente. Para lograr una respuesta precisa tienes que separar las yardas de los metros”, explica Foley.

Este estudio genera una pregunta interesante – si dos mecanismos distintos crearon las supernovas de Tipo Ia, ¿por qué son lo bastante homogéneas como para servir como candelas estándar?

“¿Cómo pueden las supernovas procedentes de distintos sistemas tener un aspecto tan similar? No tengo una respuesta para eso”, dice Foley.

El artículo que describe esta investigación aparecerá en la revista Astrophysical Journal y está disponible en línea.


Fecha Original: 7 de mayo de 2012
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Comments (14)

  1. Información Bitacoras.com…

    Valora en Bitacoras.com: Artículo publicado el 7 de mayo de 2012 en CfA Las estrellas en explosión conocidas como supernovas de Tipo Ia desempeñan un papel importante para medir el universo, y se usaron para descubrir la existencia de la energía ……

  2. [...] pm y archivada en Astronomía. Puedes seguir cualquier respuesta a esta entrada a través del feed RSS 2.0. Puedes dejar una respuesta, o trackback desde tu propio sitio web. [...]

  3. alguna vez creo que deberíamos estar de acuerdo en una cosa, apuntar a mejorar las tecnologías de exploración en aras del saber humano, no creen?

  4. He leido con atención el artículo y, mi conclusión final es que, algunos, tienen un gran “caos” en sus mentes que no les dejan ver con claridad los fenómenos que en el cosmos están presentes y, se les adjudican cuestiones que, como la “materia oscura” seguramente, nada tengan que ver con todo esto. En algún pasaje dicen:

    “Las supernovas de Tipo Ia se sabe que se originan a partir de enanas blancas – los densos núcleos de estrellas muertas. Las enanas blancas también se conocen como estrellas degeneradas debido a que se apoyan en la presión de degeneración cuántica.

    En el modelo degenerado simple para supernovas, una enana blanca recopila material de una estrella compañera hasta que alcanza un punto crítico donde se dispara una reacción nuclear desbocada y la estrella estalla. En el modelo degenerado doble, dos enanas blancas se fusionan y estallan. Los sistemas degenerados simples deberían tener gas procedente de la estrella compañera alrededor de la supernova, mientras que los sistemas degenerados dobles carecerían de dicho gas.”

    Bueno, algún que otro parámetro de los que aquí son mencionados están dentro de lo que creemos que sabemos y, otros, sin embargo, se alejan con mucho de lo que realmente es.

    Es bien sabido que, las estrellas enanas blancas llegan a estabilizarse como tales gracias a que, la fuerza de gravedad, se ve frenada cuando se degeneran los electrones. Sin embargo, no está tan claro que, dos estrellas de neutrones -con la enorme densidad en la que se encuentra la materia que las conforman, puedan fusionarse y, cuando adquieren masa de alguna estrella vecina, más bien se reconvierten en estrellas de Neutrones.

    Para muchos astrónomos ha quedado bien establecido que el remanente estelar después de la explosión de una supernova podría resultar ser una Enana Blanca, una estrella de Neutrones o un Agujero Negro, dependiendo de la masa de la estrella de origen. Observaciones astronómicas recientes sugieren un remanente aún más exótico las EQs.

    Para que una enana blanca se transforme mediante la fusión con otra similar en una explosión supernova del tipo Ia, tendría que producirse una tremenda colisión y, la verdad, no veo que eso sea posible en condiciones normales y tendrían que darse escenarios poco habituales para que tal cosa pudiera dsuceder. Pensemos, por ejemplo, que la Enana Blanca forma parte de un sistema binario. Para considerar que dos estrellas están en un sistema binario, debe analizarse su proximidad comparando el tamaño de las mismas con el radio del lóbulo de Roche, que es la región que define el campo de la acción gravitatoria de una estrella sobre otra, y, podrían estar así durante mucho, mucho tiempo sin que, de ninguna manera, pudieran fusionarse y sí orbitarse por un tiempo muy grande.

    Claro que, si el radio de cada estrella es menor que el lóbulo de Roche, las estrellas están desconectadas. Por el contrario, si una de ellas llena el lóbulo de Roche, el sistema es semiconectado y la materia puede fluir a través del punto de Lagrange interno. El potencial gravitatorio de un sistema binario se consume la masa de la estrella compañera. Cuando la masa de la enana blanca alcanza el valor de ~2 M (M corresponde a la masa solar), sufre un colapso gravitatorio, pudiéndose transformar en…una estrella de Neutrones.

    Claro que, una enana blanca es una pequeña y densa estrella que es el resultado de la evolución de todas las estrellas excepto de las más masivas. Se piensa que las enanas blancas se forman en el colapso de los núcleos estelares una vez que la combustión nuclear ha cesado, quedando expuestos cuando las partes exteriores de la estrella son expulsados en forma de nebulosas planetarias, polvo estelar que servirá para constituir estrellas de II ó III generación.

    El núcleo de la estrella se contrae bajo su propia gravedad hasta que, habiendo alcanzado un tamaño similar al de la Tierra, se ha vuelto tan densa (5×10 exp.8 Kg/m3) que evita su propio colapso por la presión de degeneración de los electrones.

    Las enanas blancas se forman con altas temperaturas superficiales (por encima de 10.000 K) debido al calor atrapado en ellas, y liberado por combustiones nucleares previas y por contracción gravitacional.

    Gradualmente se enfrían, volviéndose más débiles y rojas. Las enanas blancas pueden constituir el 30% de las estrellas de la vecindad del Sol, aunque debido a sus bajas luminosidades (típicamente 10 exp.-3 a 10 exp. -4 veces la del Sol) pasan inadvertidas.

    La masa máxima posible de una enana blanca es de 1’44 masas solares, el límite de Chandrasekhar. Un objeto de masa mayor se contraería aún más y se convertiría en una estrella de neutrones o en un agujero negro.

    En fin, todo es muy complicado y, aunque estamos al tanto de algunos de esos fenómenos estelares, otros, sin embargo, se nos escapan y todo se vuelven conjetura y teorías que no siempre están confirmadas experimentalmente o por observaciones fiables que, en la mayoría de los casos, es una más de entre muchas.

    • Dr. Settle Down

      Muy buena. Te quedó en el tintero que si la enana rota a gran velocidad, y lo hace de manera no uniforme, teóricamente (y no tan teóricamente, alguna hay medida, creo) se puede subir el límite de masa a extremos de alucina carabina, si es que el tinglado aguanta, claro.

  5. Dr. Settle Down

    Pues a mí lo que me flipa son los “ejemplos” xD:

    “Al igual que el agua mineral puede tener gas o no, en las supernovas también sucede”

    Y esto ya es brutal, de traca y de Aurora Boreal y Austral:

    “Es como medir el universo con una mezcla de reglas de yardas y metros – más o menos llegas a la misma respuesta, pero no exactamente. Para lograr una respuesta precisa tienes que separar las yardas de los metros” (???????????)

    Bueno, ya sólo falta que en vez de explicar las cosas le metan al personal un cacao en la cabeza. La precisión no depende para nada ni de usar Kelvin, ni grados Celsius ni grados Farenheite. La unidad de medida no afecta para nada a la medida. Llegas exactamente a la misma respuesta diciendo 1 km que diciendo 3280 pies 10 5⁄64 pulgadas. Sí es *exactamente* lo mismo. Yo no sé si este hombre lo tiene claro, evidentemente tiene que tenerlo, pero con semejante declaración a mí me deja… es que no sé… será la crisis xD

    “¿Cómo pueden las supernovas procedentes de distintos sistemas tener un aspecto tan similar? No tengo una respuesta para eso”

    Pues es la madre del cordero, Mr.Foley. Menos mal que no dijo que es como los chominos y las pijas, y que le asombra mucho que esos diseños anatómicos tengan funcionalidad. Una tan extraña como la que parece que tienen.

    Ay, Dios… así va la cosmología xDDD

    • Dr. Settle Down

      Ok, ok, el original es un juego de palabras intraducible: “yardstick” y “meter stick”. Yardstick es una vara de medir, en yardas (y meter stick en metros), pero también significa “patrón, norma”. Supongo que la NASA sí puede armarse un lío usando dos patrones diferentes (sistema imperial, sistema métrico), y escartar sondas en la superficie de Marte, pero un físico (americano o congoleño) desde luego no. Si la idea se le entiende, se refiere a tomar como referencia en cosmología las supernovas para medir cosas, al ser de origen diferente… El ejemplo es ruín, ruín, ruín, en inglés, en castellano y en malayo-polinesio. Mal, fatal, que le laven la boca con jabón xD

    • Martuxa

      Hola, creo que el ejemplo que ha puesto es lamentable, pero sobre todo porque no lo ha explicado. Según entiendo, al referirse a metros y yardas Foley está diciendo que se están empleando dos patrones de medida distintos pensando que son el mismo, cuando no es así (los dos tipos de supernovas Ia). Totalmente de acuerdo con Settle Down, el ejemplo del agua con gas y sin gas es todavía más penoso.

  6. OzzyBulla

    Les agradecería si alguien me explica donde fue que me perdí. Siempre he entendido que las supernovas Ia nos sirven como vela (candela) estándar ya que tienen el mismo brillo siempre por una razón bastante sencilla: la enana blanca capturan materia de su entorno -y eventualmente de una estrella vecina en una fase menos avanzada de su decadencia- a una tasa mayor o menos dependiendo de la cantidad de materia disponible en el horizonte de su influencia gravitatoria. Pero, fatalmente, llegará un momento en que alcanzará una masa tal que no podrá sostenerse y la hará colapsar, rebotando contra su núcleo en la explosión que conocemos. En dos palabras, un tema de masa crítica.
    ¿Por que esta explicación elegante y “occamiana” no serviría para explicar que la magnitud de la Ia es constante independientemente de sus procesos previos?

  7. Aficionado

    Hola sólo soy un aficionado a la astronomía y después de leer este artículo formulo la siguiente pregunta… Lo había pensado anteriormente pero ahora me invaden más las dudas.

    ¿ Supone el sistema estelar de Sirio ( Sirio se acompaña de una enana blanca “degenerada” que le roba material sino me equivoco) un peligro para la tierra si esta teoría es cierta?

    Repito que sólo soy un aficionado y no tengo la menor idea…

    Un saludo…y gracias por este magnífico blog… el cuál creo que es el mejor.

    • Dr. Red Sirius

      Eso de “degenerada”… si te oye, te pega, y con razón xD.

      Sirio B no le roba material alguno a Sirio A (se limitan ambas a rotar en torno al baricentro común), al revés, durante la fase de hipergigante de Sirio B se piensa que gran parte de su material acabó en Sirio A, dándole más metalicidad. La distancia entre ellas es de 20 UA, más o menos la distancia del Sol a Urano, es demasiada distancia para este tipo de fenómenos.

      Antes al contrario, actualmente Sirio B tiene algo menos de la masa del Sol, antes de colapsar a enana blanca se estima que su masa fue de cinco veces la solar, gran parte de esa masa (al atravesar la fase de supergigante) fue absorbida por Sirio A, que tiene ahora 2 veces la masa del Sol.

      Por cierto, numerosos documentos históricos (Sirio B est totalmente invisible al ojo humano, y a cualquier ojo animal) registran a Sirio como *roja*, cuando siempre ha sido blanca (durante la historia de la Humanidad, y desde bastante antes también xD), de hecho la mayoría de los registros históricos así la describen (blanca azulada). Si esto es algún fenómeno desconocido o es simplemente algún tipo de confusión, se queda de momento en el baúl de los misterios.

  8. Aficionado

    Jaja… Muchas gracias Dr.Red Sirius por la aclaración… Tranquiliza mucho jejeje. Me la he pegado con eso de degenerada pero es que soy un novatillo en todo esto (y siempre lo seré puesto que mi disco duro está petado jejeje…) Aún así sigo con pasión ciencia kanija y todo lo que se relacione con el mundo de la astronomía pues proporcionan un éxtasis tan profundo que pocas cosas pueden aportar.

    Un saludo y gracias de nuevo!

  9. Amigo aficionado, tranquilo que, Aprendices…somos todos.

  10. Tixolo

    Si cada vez hay mas dudas sobre los mecanismos de las explosiones Ia ¿nadie pone en duda su veracidad como ‘candelas’?

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