Galaxia NGC 1309. Crédito: NASA, ESA, The Hubble Heritage Team (STSCI/AURA), y A. Riess (JHU/STSCI)
 Una supernova es la explosión catastrófica de una estrella. Las supernovas termonucleares, en particular, señalan la destrucción completa de una estrella enana blanca, sin dejar nada atrás. Al menos eso es lo que sugieren los modelos y las observaciones.

Así que cuando un equipo de astrónomos fue a observar el lugar de la peculiar supernova termonuclear SN 2012Z con el telescopio espacial Hubble, se sorprendieron al descubrir que la estrella había sobrevivido a la explosión. No sólo había sobrevivido, sino que la estrella era incluso más brillante después de la supernova que antes.

El primer autor, Curtis McCully, investigador postdoctoral de la Universidad de California en Santa Bárbara y del Observatorio de Las Cumbres, publicó estos resultados en un artículo en The Astrophysical Journal y los presentó en una conferencia de prensa en la 240ª reunión de la Sociedad Astronómica Americana. Los desconcertantes resultados nos dan nueva información sobre los orígenes de algunas de las explosiones más comunes, aunque misteriosas, del universo.

Estas supernovas termonucleares, también llamadas supernovas de tipo Ia, son una de las herramientas más importantes de los astrónomos para medir las distancias cósmicas. A partir de 1998, las observaciones de estas explosiones revelaron que el universo se ha expandido a un ritmo cada vez más acelerado. Se cree que esto se debe a la energía oscura, cuyo descubrimiento ganó el Premio Nobel de Física en 2011.

Aunque son de vital importancia para la astronomía, los orígenes de las supernovas termonucleares son poco conocidos. Los astrónomos están de acuerdo en que se trata de la destrucción de estrellas enanas blancas -estrellas con una masa similar a la del Sol y del tamaño de la Tierra-. Se desconoce la causa de la explosión de estas estrellas. Una teoría sostiene que la enana blanca roba materia de una estrella compañera. Cuando la enana blanca se vuelve demasiado pesada, las reacciones termonucleares se encienden en el núcleo y conducen a una explosión desbocada que destruye la estrella.

SN 2012Z fue un extraño tipo de explosión termonuclear, a veces llamada supernova de tipo Iax. Se trata de primos más débiles y tenues de las más tradicionales de tipo Ia. Dado que son explosiones menos potentes y más lentas, algunos científicos han teorizado que son supernovas de tipo Ia fallidas. Las nuevas observaciones confirman esta hipótesis.

Izquierda: Imagen en color de la galaxia NGC 1309 antes de la Supernova 2012Z. Derecha: En el sentido de las agujas del reloj, desde la parte superior derecha: la posición de la supernova antes de la explosión; SN~2012Z durante la visita de 2013; la diferencia entre las imágenes antes de la explosión y las observaciones de 2016; la ubicación de SN~2012Z en las últimas observaciones de 2016. Crédito: McCully et al
En 2012 se detectó la supernova 2012Z en la cercana galaxia espiral NGC 1309, que había sido estudiada en profundidad y captada en muchas imágenes del Hubble durante los años anteriores a 2012Z. En 2013 se tomaron imágenes del Hubble en un esfuerzo concertado para identificar qué estrella de las imágenes más antiguas correspondía a la estrella que había explotado. El análisis de estos datos en 2014 tuvo éxito: los científicos pudieron identificar la estrella en la posición exacta de la supernova 2012Z. Era la primera vez que se identificaba la estrella progenitora de una supernova enana blanca.

"Esperábamos ver una de estas dos cosas cuando obtuvimos los datos más recientes del Hubble", dijo McCully. "O bien la estrella habría desaparecido por completo, o tal vez todavía estaría allí, lo que significa que la estrella que vimos en las imágenes previas a la explosión no fue la que explotó. Nadie esperaba ver una estrella superviviente más brillante. Eso fue un verdadero rompecabezas".

McCully y el equipo creen que la estrella a medio explotar se hizo más brillante porque se hinchó hasta alcanzar un estado mucho mayor. La supernova no fue lo suficientemente fuerte como para expulsar todo el material, por lo que parte de él cayó en lo que se denomina un remanente ligado. Con el tiempo, esperan que la estrella vuelva lentamente a su estado inicial, sólo que con menos masa y más grande. Paradójicamente, en el caso de las estrellas enanas blancas, cuanto menos masa tienen, mayor es su diámetro.

"Esta estrella que sobrevive es un poco como el regreso de Obi-Wan Kenobi como un fantasma de la fuerza en La Guerra de las Galaxias", dijo el coautor Andy Howell, profesor adjunto de la UC Santa Bárbara y científico principal del Observatorio Las Cumbres. "La naturaleza trató de derribar esta estrella, pero regresó con más fuerza de la que podíamos imaginar. Sigue siendo la misma estrella, pero ha vuelto en una forma diferente. Ha trascendido la muerte".

Durante décadas, los científicos pensaron que las supernovas de tipo Ia explotan cuando una estrella enana blanca alcanza un determinado límite de tamaño, llamado límite de Chandrasekhar, unas 1,4 veces la masa del sol. Este modelo ha caído un poco en desgracia en los últimos años, ya que se ha descubierto que muchas supernovas son menos masivas que esto, y nuevas ideas teóricas han indicado que hay otras cosas que provocan su explosión. Los astrónomos no estaban seguros de si las estrellas se acercaban al límite de Chandrasekhar antes de explotar. Los autores del estudio piensan ahora que este crecimiento hasta el límite final es exactamente lo que le ocurrió a SN 2012Z.

"Las implicaciones para las supernovas de tipo Ia son profundas", dice McCully. "Hemos descubierto que las supernovas, al menos, pueden crecer hasta el límite y explotar. Sin embargo, las explosiones son débiles, al menos una parte del tiempo. Ahora tenemos que entender qué hace que una supernova fracase y se convierta en una de Tipo Iax, y qué hace que una tenga éxito como Tipo Ia".

Más información: Curtis McCully et al, Still Brighter than Pre-explosion, SN 2012Z Did Not Disappear: Comparing Hubble Space Telescope Observations a Decade Apart, The Astrophysical Journal (2022). DOI: 10.3847/1538-4357/ac3bbd
Fuente: University of California - Santa Barbara