Una bomba estelar a punto de estallar

Los científicos descubren una muy posible candidata a convertirse en supernova tipo Ia.

Utilizando el Telescopio Muy Grande de ESO y su capacidad de obtener imágenes tan nítidas como las que se pueden obtener desde el espacio, los astrónomos han realizado la primera película de secuencia acelerada de una caparazón basta inusual eyectada por una “estrella vampiro”, que en noviembre del año 2000 sufrió una deflagración después de tragarse una parte de la materia de su estrella compañera.

ESO PR Photo 43/09 – V445 Puppis. Este mosaico cubre un lapso de dos años, mostrando claramente un cascarón bipolar en expansion, moviéndose a una velocidad de 24 millones de km. por hora. © ESO

Esto permitió a los cinéticos determinar la distancia y la luminosidad intrínseca del objeto. Parece ser que este sistema estelar doble es un candidato principal para ser uno de los largamente buscados progenitores de las estrellas en explosión conocidas como supernovas Tipo Ia, que resultan críticas para los estudios de la energía oscura.

“Uno de los mayores problemas de la astrofísica moderna es el hecho de que todavía no sabemos exactamente qué clases de sistemas estelares estallan como supernovas Tipo Ia”, dice Patrick Woudt, de la universidad de Cape Town y autor principal del artículo que informa sobre estos resultados. “Como estas supernovas juegan un papel crucial para demostrar que la expansión del universo está acelerándose actualmente, impulsada por una misteriosa energía oscura, este es un asunto embarazoso”.

ESO PR Photo 43/09 – Los alrededores de V445 Puppis. Esta imagen gran angular del DSS2 muestra la región que rodea a V445 Puppis, destacando al sistema estelar doble. © ESO

Los astrónomos estudiaron el objeto conocido como V445 en la constelación de Puppis (la Popa) con gran detalle. V445 Puppis es la primera nova, y hasta ahora la única, que no muestra evidencia alguna de hidrógeno. Proporciona la primera evidencia de un estallido en la superficie de una enana blanca [1] dominada por el helio. “Esto es crítico, ya que sabemos que las supernovas Tipo Ia carecen de hidrógeno”, dice el co-autor Danny Steeghs, de la universidad de Warwick, Reino Unido, “y la estrella compañera de V445 encaja perfectamente ya que también carece de hidrógeno, y en cambio está arrojando principalmente helio sobre la enana blanca”.

En noviembre de 2000 este sistema pasó por un estallido nova, haciéndose 250 veces más luminosa que antes y eyectando una gran cantidad de materia hacia el espacio.

El equipo de astrónomos utilizó el instrumento NACO [2] de óptica adaptable adosado al Telescopio Muy Grande (VLT) de ESO para obtener imágenes muy nítidas de V445 Puppis a lo largo de un período de dos años. Las imágenes muestran un cascarón bipolar, inicialmente con una cintura muy angosta, y con lóbulos a ambos lados. También pueden verse dos nódulos en los extremos del cascarón, que parecen moverse a una velocidad de unos 30 millones de kilómetros por hora.

Vídeo: la expansión del cascarón de V445 Puppis.
© ESO

El cascarón (diferente a cualquiera observado previamente en una nova) se mueve a una velocidad de unos 24 millones de kilómetros por hora. Un grueso disco de polvo, que debe haberse producido durante el último estallido, oscurece las dos estrellas centrales.

“El detalle increíble con el que podemos ver a escalas tan pequeñas (de unos cien mili-arcosegundos, que es el tamaño aparente de una moneda de un euro vista desde una distancia de unos cuarenta kilómetros) resulta posible gracias únicamente a la tecnología de óptica adaptable disponible en los grandes telescopios con base en tierra, tales como el VLT de ESO”, dice Steeghs.

Una supernova es una de las formas en que puede acabar la vida de una estrella, estallando en una demostración de grandiosos fuegos artificiales. Una familia de supernovas, conocidas como de Tipo Ia, son de interés particular para la cosmología porque pueden ser utilizadas como “candelas estelares” para medir distancias en el universo [3] y, de esa forma, también pueden ser utilizadas para calibrar la expansión acelerada del universo que es impulsada por la energía oscura.

Una característica definitoria de las supernovas Tipo Ia es la carencia de hidrógeno en su espectro. Sin embargo, el hidrógeno es el elemento químico más común en el universo. Las supernovas como esas surgen más probablemente en sistemas compuestos por dos estrellas, una de las cuales es el producto final de las vidas de las estrellas como el Sol: una enana blanca. Cuando estas enanas blancas, actuando como vampiros estelares que absorben materia de su estrella compañera, llegan a ser más masivas que un límite dado, se vuelven inestables y explotan [4].

Vídeo: representación artística de un vampiro estelar.
© ESO

La acumulación no es un proceso simple. A medida que la enana blanca canibaliza a su presa, la materia se acumula en su superficie. Se esta capa se hace muy densa, se vuelve inestable y entra en erupción como una nova. Estas mini-explosiones controladas eyectan parte de la materia acumulada de vuelta hacia el espacio. La cuestión crucial es entonces si la enana blanca se las puede arreglar para ganar peso a pesar de estas erupciones, es decir, si algo de la materia tomada de la compañera permanece en la enana blanca, de modo que finalmente se haga lo suficientemente pesada como para estallar en forma de supernova.

Combinando las imágenes NACO con datos obtenidos a través de varios otros telescopios [5], los astrónomos pudieron determinar la distancia hasta el sistema (unos 25 000 años-luz desde el Sol) y su luminosidad intrínseca (algo así como 10 000 veces más luminoso que nuestro Sol). Esto implica que la enana blanca vampira en el sistema posee una masa cercana a su límite fatal y que simultáneamente está siendo alimentada por su compañera en una tasa muy alta.

“Si V445 Puppis estallará finalmente como una supernova, o si el estallido nova actual ha limpiado ese camino al eyectar demasiada materia hacia el espacio, es algo que todavía no está claro”, dice Woudt. “Pero aquí tenemos una sospechosa bastante buena para convertirse en una futura supernova tipo Ia”.

NOTAS

[1] Las enanas blancas representan el producto evolutivo final de las estrellas con masas iniciales de hasta unas pocas masas solares. Una enana blanca es el núcleo estelar consumido que queda detrás cuando una estrella como el Sol expulsa sus capas exteriores hacia el final de su vida activa. Está compuesto esencialmente por carbono y oxígeno. Normalmente, este proceso lleva también a la formación de una nebulosa planetaria circundante.

[2] La óptica adaptable es una técnica que permite a los astrónomos obtener una imagen de un objeto libre del efecto distorsionador de la atmósfera. Véase, en inglés, la página de ESO sobre óptica adaptable.

[3] Véase por ejemplo, en inglés, este “paper”.

[4] Este límite Chandrasekhar, llamado así por el físico indio Subrahmanyan Chandrasekhar, es casi 1,4 veces la masa del Sol. Cuando una enana blanca alcanza una masa mayor a este límite, ya sea por absorber materia de una compañera o por fusionarse con otra enana blanca, se convertirá en una bomba termonuclear que consumirá carbono y oxígeno en una forma explosiva.

[5] El equipo utilizó también al instrumento SOFI adosado al Telescopio ESO de Nueva Tecnología, al espectrógrafo IMACS del telescopio Magallanes Baade de 6,5 metros, y la Instalación Prospectora Infrarroja y la cámara SIRIUS de la estación Sutherland del Observatorio Astronómico Sudafricano.

MAS INFORMACIÓN:

Esta investigación fue presentada en un artículo que aparecerá en el número del 20 de noviembre de 2009 del Astrophysical Journal, Vol. 706, p. 738 (“The expanding bipolar shell of the helium nova V445 Puppis”, por P. A. Woudt et al.).

El equipo está integrado por P. A. Woudt y B. Warner (University of Cape Town, South Africa), D. Steeghs y T. R. Marsh (University of Warwick, UK), M. Karovska and G. H. A. Roelofs (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, Cambridge MA, USA), P. J. Groot y G. Nelemans (Radboud University Nijmegen, the Netherlands), T. Nagayama (Kyoto University, Japan), D. P. Smits (University of South Africa, South Africa), y T. O’Brien (University of Manchester, UK).

ESO (European Southern Observatory = Observatorio Austral Europeo), es la principal organización astronómica intergubernamental en Europa y el observatorio astronómico más productivo del mundo. Cuenta con el sostén de 14 países: Alemania, Austria, Bélgica, Dinamarca, España, Francia, Finlandia, Holanda, Italia, Portugal, Reino Unido, República Checa, Suecia y Suiza.

ESO lleva a cabo un ambicioso programa enfocado en el diseño, construcción y operación de poderosas instalaciones de observación con base en tierra que permitan a los astrónomos realizar importantes descubrimientos científicos. También cumple un papel de liderazgo en la promoción y organización de cooperación en la investigación astronómica.

ESO opera tres lugares únicos de observación de clase mundial en la región del desierto de Atacama en Chile: La Silla, Paranal y Chajnantor. En Paranal, ESO opera el Telescopio Muy Grande, el observatorio de luz visible más adelantado del mundo.

ESO es también el socio europeo del revolucionario telescopio ALMA, el mayor proyecto astronómico de la actualidad.

Actualmente, ESO se encuentra planificando un telescopio óptico/infrarrojo cercano de 42 metros, el E-ELT (European Extremely Large Telescope = Telescopio Europeo Extremadamente Grande), que llegará a ser “el mayor ojo mundial en el cielo”.

Artículo original: ESO Press Release 43/09.
Título: “Ticking Stellar Time Bomb Identified”
Fecha: noviembre 17, 2009
Enlace con el artículo original: aquí

Vía El Atril del Orador