Supernova: Una explosión 3.000 millones de veces más brillante que el Sol

Una estrella no se desvanece tranquilamente cuando detona. En su pico, una supernova puede parecer aproximadamente 3.000 millones de veces más brillante que el Sol si los dos estuvieran a la misma distancia de un observador – un destello tan violento que puede ser rastreado desde otras galaxias durante meses.

Los astrónomos clasifican estas explosiones en dos familias amplias: algunas provienen del reencendido repentino e incontrolado de un núcleo estelar quemado llamado enana blanca, mientras que otras marcan el colapso final del núcleo de una estrella masiva. Ambos procesos terminan de la misma manera, en una explosión que siembra el espacio con nuevos elementos y a menudo deja atrás un cadáver extraño y compacto.

Lo que sigue no es el esquema general que repite cada artículo. Es un conjunto de números específicos y documentados: qué tan rápido vuelan los escombros, qué tan lejos se han medido los más débiles, y qué se ha encontrado realmente escondido dentro de los restos.

Una enana blanca es un núcleo estelar quemado tan denso que solo la presión de los electrones evita que se colapse aún más. Si lentamente absorbe gas de una estrella compañera, su masa puede acercarse al límite de Chandrasekhar, aproximadamente 1,44 veces la masa del Sol – el punto más allá del cual la presión de degeneración de electrones ya no puede mantener la estrella contra su propia gravedad.

Una vez que comienza la ignición, la estrella no solo colapsa; detona. La materia es expulsada hacia afuera a 5.000 a 20.000 kilómetros por segundo, aproximadamente el 6% de la velocidad de la luz. Parte de estos escombros continúa expandiéndose durante siglos: un evento de doble degeneración, en el que dos enanas blancas se fusionan en lugar de que una se alimente lentamente de una compañera, puede explicar por qué G1.9+0.3, el remanente de supernova más joven conocido en nuestra galaxia, ha permanecido más brillante y más grande durante décadas después de su formación.

Las supernovas son lo suficientemente comunes como para que los sondeos celestes profesionales y aficionados hayan encontrado más de 200 nuevas en un solo año, 2012 – y SN 2012fr, descubierta ese octubre, se clasificó entre las más brillantes de la cosecha de ese año.

Este brillo es lo que hace que la cifra de 3.000 millones sea más que una abstracción: los astrónomos pueden comparar directamente la luz de una estrella en explosión con la del Sol, a distancia equiparada, y obtener una proporción real en lugar de solo una impresión aproximada. Observar cómo un solo objeto pasa de invisible a brevemente más brillante que su propia galaxia es parte de por qué la caza de supernovas continúa expandiéndose.

Algunas supernovas son lo suficientemente antiguas como para haber sido registradas por historiadores en lugar de telescopios, pero sus escombros aún pueden medirse con precisión moderna. El remanente de SN 1006 – una explosión lo suficientemente brillante como para atraer atención en todo el mundo medieval – se encuentra a aproximadamente 2,17 (más o menos 0,08) kiloparsecs de la Tierra, una distancia determinada siguiendo la lenta deriva de sus filamentos luminosos a lo largo de décadas de imágenes.

Esta medición de distancia permite a los astrónomos trabajar hacia atrás hacia un brillo máximo calculado para la explosión original, y el resultado se alinea con la mitad del rango de estimaciones de brillo registradas por observadores que presenciaron el evento real desarrollándose mucho antes de que los telescopios existieran.

No todas las explosiones de enana blanca destruyen completamente su estrella. Los astrónomos han identificado más de 30 "mini-supernovas" inusualmente débiles – explosiones lo suficientemente débiles como para que la enana blanca en su centro podría sobrevivir en lugar de ser arrasada.

Una de estas, SN 2012Z, se encuentra en la galaxia anfitriona NGC 1309, aproximadamente a 110 millones de años luz de distancia. Comparándola con un evento igualmente débil, SN 2008ha, muestra cuán amplia puede variar esta clase reducida: SN 2012Z se clasifica entre las más poderosas de estas explosiones subpotentes, mientras que SN 2008ha se clasifica entre las más débiles. El patrón no fue una sorpresa después de los hechos – ya en 2009, los investigadores ya habían propuesto que este tipo de evento proviene de una enana blanca emparejada con una estrella compañera de helio, años antes de que SN 2012Z les diera la oportunidad de probar la idea directamente.

No todas las supernovas son débiles o cercanas. ASASSN-15lh, la supernova más luminosa jamás registrada, se encuentra aproximadamente a 3,82 mil millones de años luz de la Tierra. Descubierta por primera vez en junio de 2015, alcanzó su pico en aproximadamente 570 mil millones de veces la luminosidad del Sol – el doble de la producción bolométrica de cualquier otra supernova conocida.

Una única explosión estelar brevemente más brillante que cientos de mil millones de Soles es un recordatorio útil de cuánta energía está encerrada dentro de una estrella de apariencia ordinaria antes de que explote.

SN 1987A sigue siendo la supernova cercana de referencia de la era moderna. Los astrónomos la sitúan aproximadamente a 51,4 kiloparsecs – aproximadamente 168.000 años luz – lo que la convierte en la explosión estelar más cercana que alguien haya documentado desde que Johannes Kepler rastreara una en 1604, lo suficientemente cercana, y lo suficientemente reciente, como para que los instrumentos de todo el planeta pudieran estudiarla en detalle.

La teoría predijo que el núcleo en colapso debería haber dejado una estrella de neutrones atrás, pero durante décadas nadie pudo confirmar que realmente había una. Eso cambió en 2019, cuando los astrónomos usando la Atacama Large Millimeter Array informaron evidencia indirecta de una estrella de neutrones colapsada dentro del remanente. Lo que sea que sobrevivió a la explosión se espera que se parezca a las estrellas de neutrones típicas en otros lugares: objetos con un radio de aproximadamente 10 kilómetros que empacan aproximadamente 1,4 veces la masa del Sol.

La palabra "supernova" en sí tiene apenas un siglo de antigüedad. Walter Baade y Fritz Zwicky reciben el crédito: la pareja introdujo el término mientras daba una conferencia sobre astrofísica en 1931, tomando prestada la "nova" que los astrónomos ya usaban para un brillo estelar y agregando "super" una vez que se dieron cuenta de que estos eventos eran categóricamente más grandes.

Uno de los objetos que ayudó a hacer esta distinción obvia se encuentra dentro de la Nebulosa del Cangrejo – los escombros de una supernova que los astrónomos chinos registraron en el año 1054 d.C.

En su centro se encuentra el Púlsar del Cangrejo, una estrella de neutrones de solo 28 a 30 kilómetros de ancho que gira 30,2 veces cada segundo – el residuo compacto de una explosión lo suficientemente brillante como para que los observadores del otro lado del planeta la registraran sin un telescopio, siglos antes de que Baade y Zwicky le dieran al fenómeno su nombre.

• ESO: El surgimiento y la caída de una supernova
• arXiv: El remanente de SN 1006 — Movimientos propios ópticos, imágenes profundas, distancia y brillo en el máximo
• arXiv: Remanentes jóvenes de supernovas de tipo Ia y sus progenitores — SNR G1.9+0.3
• ScienceDaily: Hubble encuentra sistema estelar supernova vinculado a potencial 'estrella zombi'
• Wikipedia: Supernova
• Wikipedia: Supernova de tipo Ia
• Wikipedia: SN 1987A
• Wikipedia: Estrella de neutrones
• Wikipedia: Nebulosa del Cangrejo