Los astrónomos descubren el tercer tipo de supernova

_{Imagen compuesta de Las Cumbres / Hubble de la supernova de captura de electrones SN 2018zd (el gran punto blanco a la derecha) y la galaxia estelar NGC 2146 (hacia la izquierda). Crédito de la imagen: NASA / ESA / Hubble / STScI / J. DePasquale, Observatorio Las Cumbres.}

Un equipo internacional de astrónomos ha descubierto la primera evidencia convincente de una supernova de captura de electrones, que se cree que surge de las explosiones de estrellas gigantes de ramas superasintóticas masivas.

“Una de las principales preguntas en astronomía es comparar cómo evolucionan las estrellas y cómo mueren. Aún faltan muchos vínculos, por lo que esto es muy emocionante ”, dijo el profesor Stefano Valenti, astrónomo del Departamento de Física de la Universidad de California en Davis.

Históricamente, ha habido dos tipos principales de supernovas: supernovas termonucleares y supernovas de colapso del núcleo de hierro.

Unasupernova termonuclear es una explosión de una estrella enana blanca después de ganar materia en un sistema estelar binario. Estas enanas blancas son los núcleos densos que quedan después de que una estrella de baja masa, una hasta aproximadamente 8 veces la masa del Sol, llega al final de su vida.

En una supernova de colapso del núcleo de hierro , una estrella masiva, una más de aproximadamente 10 veces la masa del Sol, se queda sin combustible nuclear y su núcleo de hierro colapsa, creando un agujero negro o una estrella de neutrones.

Las supernovas de captura de electrones, que fueron predichas por primera vez en 1980 por el astrónomo de la Universidad de Tokio, Dr. Ken’ichi Nomoto, están en el límite entre estos dos tipos de supernovas.

“Si bien la gravedad siempre intenta aplastar una estrella, lo que evita que la mayoría de las estrellas colapsen es la fusión en curso o, en los núcleos donde la fusión se ha detenido, el hecho de que no se pueden apretar más los átomos”, explicaron los astrónomos.

«En una supernova de captura de electrones, algunos de los electrones en el núcleo de oxígeno-neón-magnesio se estrellan contra sus núcleos atómicos en un proceso llamado captura de electrones».

«Esta eliminación de electrones hace que el núcleo de la estrella se doble por su propio peso y colapse, lo que resulta en una supernova de captura de electrones».

En el nuevo estudio, los investigadores se centraron en un evento de supernova llamado SN 2018zd , que se detectó el 2 de marzo de 2018.

Descubrieron que esta explosión estelar tenía muchas características inusuales, algunas de las cuales se vieron por primera vez en una supernova.

Ayudó que SN 2018zd estuviera relativamente cerca, a solo 31 millones de años luz de distancia, en las afueras de NGC 2146 , una galaxia espiral barrada en la constelación de Camelopardalis.

Esto permitió al equipo examinar imágenes de archivo tomadas antes de la explosión del Telescopio Espacial Hubble de la NASA / ESA y detectar la probable estrella progenitora antes de que explotara.

Las observaciones fueron consistentes con otra estrella de rama gigante súper asintótica (SAGB) recientemente identificada en la Vía Láctea, pero inconsistentes con los modelos de supergigantes rojas, los progenitores de las supernovas normales de colapso del núcleo de hierro.

Los científicos examinaron todos los datos publicados sobre supernovas y encontraron que, si bien algunos tenían algunos de los indicadores predichos para las supernovas de captura de electrones, solo SN 2018zd tenía los seis: un progenitor SAGB aparente, una fuerte pérdida de masa antes de la supernova, una estelar inusual composición química, una explosión débil, poca radiactividad y un núcleo rico en neutrones.

“Comenzamos preguntando ‘¿qué es este bicho raro?’ Luego examinamos todos los aspectos de SN 2018zd y nos dimos cuenta de que todos pueden explicarse en el escenario de captura de electrones ”, dijo Daichi Hiramatsu, estudiante de posgrado en el Departamento de Física de la Universidad de California, Santa Bárbara y el Observatorio Las Cumbres.

Impresiones artísticas de una estrella de rama gigante súper asintótica (izquierda) y su núcleo (derecha) compuesto de oxígeno (O), neón (Ne) y magnesio (Mg); una estrella de rama gigante superasintótica es el estado final de las estrellas en un rango de masa de alrededor de 8-10 masas solares, cuyo núcleo está soportado por la presión de los electrones (e-); cuando el núcleo se vuelve lo suficientemente denso, el neón y el magnesio comienzan a consumir electrones (las llamadas reacciones de captura de electrones), lo que reduce la presión del núcleo e induce una explosión de supernova que colapsa el núcleo. Crédito de la imagen: S. Wilkinson, Observatorio Las Cumbres.

El descubrimiento también ilumina algunos misterios de SN 1054 , la famosa supernova que ocurrió en la Vía Láctea en 1054 EC.

Según los registros chinos, la explosión fue tan brillante que se pudo ver durante el día durante 23 días y durante la noche durante casi dos años. El remanente resultante, la Nebulosa del Cangrejo, se ha estudiado con gran detalle.

SN 1054 era anteriormente el mejor candidato para una supernova de captura de electrones, pero esto era incierto en parte porque la explosión ocurrió hace casi mil años.

El nuevo resultado aumenta la confianza de que el evento fue una supernova de captura de electrones.

«Estoy muy contento de que finalmente se descubrió la supernova de captura de electrones, que mis colegas y yo predijimos que existía y tenía una conexión con la Nebulosa del Cangrejo hace 40 años», dijo el Dr. Nomoto.

«Este es un caso maravilloso de combinación de observaciones y teoría».

El artículo del equipo fue publicado en la revista Nature Astronomy .