Por primera vez, los astrónomos han encontrado una explosión de supernova con propiedades similares a un estallido de rayos gamma, pero sin ver los rayos gamma de la misma. El descubrimiento, usando el radio telescopio Very Large Array (VLA) de la Fundación Nacional de Ciencia, promete, dicen los científicos, señalar el camino a la localización de muchos más ejemplos de estas misteriosas explosiones.
Explosión de supernova por colapso del núcleo expulsando una cáscara esférica de escombros.
Crédito: Bill Saxton, NRAO/AUI/NSF.
"Creemos que las observaciones de radio pronto serán una herramienta más poderosa para encontrar este tipo de supernovas en el Universo cercano que con satélites de rayos gamma", dijo Alicia Soderberg, del Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics.
La pista reveladora se produjo cuando las observaciones de radio mostraron material expulsado de la explosión de la supernova, llamada SN2009bb, a velocidades cercanas a la de la luz. Esto caracterizó la supernova, vista por primera vez en marzo pasado, como el tipo que produce una especie de estallido de rayos gamma.
"Es notable que la radiación de muy baja energía, las ondas de radio, puede indicar un evento de muy alta energía", dijo Roger Chevalier de la Universidad de Virginia.
Cuando las reacciones de fusión nuclear en los núcleos de estrellas muy masivas ya no pueden proporcionar la energía necesaria para mantener el núcleo contra el peso del resto de la estrella, el núcleo se contrae de manera catastrófica en una estrella de neutrones o un agujero negro súper denso. El resto del material de la estrella es lanzado al espacio en una explosión de supernova. Durante la década pasada, los astrónomos han identificado un tipo particular de supernova con "colapso del núcleo" como la causa de un tipo de estallido de rayos gamma.
No todas las supernovas de este tipo, sin embargo, producen estallidos de rayos gamma. "Sólo una de cada cien hace esto," de acuerdo con Soderberg.
En el tipo más común de las supernovas de este tipo, la explosión expulsa el material de la estrella hacia afuera en un patrón más o menos esférico, a velocidades que, aunque rápidas, son sólo un 3 por ciento de la velocidad de la luz. En las supernovas de rayos gamma que producen estallidos de rayos, algo, pero no todo el material eyectado se acelera a casi la velocidad de la luz.
Las enormes velocidades en estas raras explosiones, según los astrónomos, son causadas por un "motor" en el centro de la explosión de la supernova que se asemeja a una versión reducida de un quasar. El material que cae hacia el núcleo entra en un disco giratorio que rodea la nueva estrella de neutrones o un agujero negro. Este disco de acreción produce jets (chorros) de material impulsado a una velocidads tremendas a través de los polos del disco.
"Esta es la única manera de saber que una explosión de supernova podría acelerar el material a tales velocidades", dijo Soderberg.
Hasta ahora, no se ha encontrado ninguna supernova "accionada por un motor" de otra manera que no sea mediante la detección de rayos gamma emitidos por la misma.
"Descubrir tal clase de supernova, observando su emisión de radio, en lugar de a través de rayos gamma, es un gran avance. Con las nuevas capacidades del VLA listas en breve, pensamos que vamos a encontrar más en el futuro a través de observaciones de radio que con rayos gamma satélites ", dijo Soderberg.
¿Por qué no vio alguien rayos gama de esta explosión? "Sabemos que la emisión de rayos gama es emitida en tales ráfagas, y ésto puede haber sido señalado lejos de la Tierra y así no visto," dijo Soderberg. En aquel caso, encontrar tales ráfagas por observaciones de radio permitirá a los científicos descubrir un porcentaje mucho más grande de ellas en el futuro.
Explosión de supernova "accionada por el motor",
con disco de acreción y chorros de alta velocidad. Crédito: Bill Saxton, NRAO/AUI/NSF.
"Otra posibilidad", añade Soderberg," es que los rayos gamma fueran "ahogados" cuando trataban de escapar de la estrella. Esta es quizás la posibilidad más interesante, ya que implica que podemos encontrar e identificar supernovas, accionadas por el motor, a las que les falta rayos gamma detectables y por lo tanto pasan inadvertidas por los satélites de rayos gamma".
Una pregunta importante que los científicos esperan responder es precisamente que es lo que produce la diferencia entre el colapso de supernova "ordinario" y el "accionado por el motor". "Debe haber alguna propiedad física rara que separa las estrellas que producen el tipo "accionado por el motor" de sus primas más normales", dijo Soderberg. "Nos gustaría saber que propiedad es".
Una idea popular es que tales estrellas tienen una concentración inusualmente baja de elementos más pesados que el hidrógeno. Sin embargo, Soderberg señala que no parece ser el caso de esta supernova.
Soderberg y Chevalier trabajaron con Alak Ray y Sayan Chakrabarti del Instituto Tata de Investigación Fundamental en la India; Poonam Chandra, de la Royal Military College de Canadá, y un gran grupo de colaboradores del Centro Harvard-Smithsoniano para Astrofísica. Los científicos publicaron sus hallazgos en la edición del 28 de enero de la revista Nature.
El Observatorio Nacional de Radioastronomía es una instalación de la Fundación Nacional de Ciencia, operada bajo un acuerdo cooperativo por Associated Universities, Inc.
Imagen actualizada por la USNO
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