Captado por primera vez, el destello inicial de una estrella explosiva.

Supernovas tipo FELT (Fast Evolving Luminous Transiet).
GIF animado de una explosión de supernova.

El destello brillante de la onda de choque de una estrella en explosión, lo que los astrónomos llaman el "shock breakout", ha sido capturado por primera vez en la longitud de onda óptica o luz visible por el cazador de planetas de la NASA, el telescopio espacial Kepler.

Un equipo científico internacional dirigido por Peter Garnavich, profesor de astrofísica en la Universidad de Notre Dame en Indiana, analizó la luz captada por Kepler cada 30 minutos durante un período de tres años a partir de 500 galaxias distantes, buscando alrededor de 50 billones de estrellas. Buscaban señales de explosiones masivas de muertes estelares conocidas como supernovas.

En 2011, dos de estas estrellas masivas, llamadas supergigantes rojas, explotaron en la visión de Kepler. El primer gigante, KSN 2011a, es casi 300 veces más grande que nuestro sol y está a solo 700 millones de años luz de la Tierra. El segundo, KSN 2011d, es aproximadamente 500 veces el tamaño de nuestro sol y alrededor de 1,2 mil millones de años luz de distancia.

"Para poner su tamaño en perspectiva, la órbita de la Tierra sobre nuestro sol cabría cómodamente dentro de estas estrellas colosales", dijo Garnavich.

Ya sea un accidente aéreo, un accidente automovilístico o una supernova, capturar imágenes de eventos repentinos y catastróficos es extremadamente difícil pero tremendamente útil para comprender la causa raíz. Así como el despliegue generalizado de cámaras móviles ha hecho que los videos forenses sean más comunes, la mirada fija de Kepler permitió a los astrónomos ver, por fin, una onda de choque de supernova al alcanzar la superficie de una estrella. La ruptura del choque en sí dura solo unos 20 minutos, por lo que atrapar el destello de energía es un hito de investigación para los astrónomos.

El diagrama ilustra el brillo de un evento de supernova relativo al sol a medida
que se desarrolla. Por primera vez, se ha observado una onda de choque de
supernova en la longitud de onda óptica o luz visible cuando alcanza la superficie de
la estrella. Este primer destello de luz se llama ruptura de choque. La muerte
explosiva de esta estrella, llamada KSN 2011d, cuando alcanza su brillo máximo
demora 14 días. La ruptura del choque en sí dura solo unos 20 minutos, por lo que
atrapar el destello de energía es un hito de investigación para los astrónomos. La mirada
incesante del telescopio espacial Kepler de la NASA permitió a los astrónomos ver,
por fin, este momento temprano cuando la estrella explota en pedazos. Las
supernovas como estas, conocidas como Tipo II, comienzan cuando el horno interno
de una estrella se queda sin combustible nuclear y el núcleo se colapsa cuando la
gravedad toma el control. Este tipo de estrella se llama estrella roja supergigante y
es 20.000 veces más brillante que nuestro sol. A medida que la estrella supergigante
se convierte en supernova, la energía que viaja desde el núcleo alcanza las
superficies con un estallido de luz que es 130 millones de veces más brillante
que el sol. La estrella continúa explotando y creciendo alcanzando un brillo máximo
que es aproximadamente 1.000 millones de veces más brillante que el sol.
Créditos: NASA Ames / W. Stenzel
"Para ver algo que sucede en escalas de tiempo de minutos, como una ruptura de choque, desea tener una cámara que monitoree continuamente el cielo", dijo Garnavich. "No sabes cuándo va a explotar una supernova, y la vigilancia de Kepler nos permitió ser un testigo cuando comenzó la explosión".

Las supernovas como estas, conocidas como Tipo II, comienzan cuando el horno interno de una estrella se queda sin combustible nuclear y el núcleo se colapsa cuando la gravedad toma el control.

Las dos supernovas coincidieron bien con modelos matemáticos de explosiones de Tipo II que refuerzan las teorías existentes. Pero también revelaron lo que podría llegar a ser una variedad inesperada en los detalles individuales de estos eventos estelares catastróficos.

Si bien ambas explosiones entregaron un golpe energético similar, no se observó ninguna ruptura de choque en la más pequeña de las supergigantes. Los científicos piensan que es probable que se deba a que la estrella más pequeña está rodeada de gas, tal vez lo suficiente para enmascarar la onda de choque cuando alcanza la superficie de la estrella.

"Ese es el enigma de estos resultados", dijo Garnavich. "Miras dos supernovas y ves dos cosas diferentes. Esa es la diversidad máxima ".

Comprender la física de estos eventos violentos permite a los científicos comprender mejor cómo las semillas de la complejidad química y la vida misma se han dispersado en el espacio y el tiempo en nuestra Vía Láctea.

"Todos los elementos pesados ​​del universo provienen de explosiones de supernovas. Por ejemplo, toda la plata, el níquel y el cobre en la tierra e incluso en nuestros cuerpos provienen de la muerte explosiva de las estrellas", dijo Steve Howell, científico del proyecto Kepler de la NASA. y misiones K2 en el Centro de Investigación Ames de la NASA en el Silicon Valley de California. "La vida existe a causa de las supernovas".

Garnavich es parte de un equipo de investigación conocido como Kepler Extragalactic Survey o KEGS. El equipo casi ha terminado de extraer los datos de la misión principal de Kepler, que finalizó en 2013 con la falla de las ruedas de reacción que ayudaron a mantener estable a la nave espacial. Sin embargo, con el reinicio de la nave espacial Kepler como la misión K2 de la NASA, el equipo ahora está buscando más datos para eventos de supernova en incluso más galaxias muy, muy lejanas.

"Mientras Kepler abre la puerta para observar el desarrollo de estos eventos espectaculares, K2 lo abrirá de par en par al observar docenas de supernovas", dijo Tom Barclay, científico investigador y director de la oficina de observadores invitados de Kepler y K2 en Ames. "¡Estos resultados son un preámbulo tentador de lo que viene de K2!"

Además de Notre Dame, el equipo de KEGS también incluye investigadores de la Universidad de Maryland en College Park; la Universidad Nacional de Australia en Canberra, Australia; el Space Telescope Science Institute en Baltimore, Maryland; y la Universidad de California, Berkeley.

El documento de investigación que informa sobre este descubrimiento ha sido aceptado para su publicación en el Astrophysical Journal.

Ames maneja las misiones Kepler y K2 para la Dirección de Misión Científica de la NASA. El Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en Pasadena, California, gestionó el desarrollo de la misión Kepler. Ball Aerospace & Technologies Corporation opera el sistema de vuelo con el apoyo del Laboratorio de Física Atmosférica y Espacial de la Universidad de Colorado en Boulder.

Escrito por H. Pat Brennan / JPL y Michele Johnson / Ames.


El brillante destello de la onda expansiva de una estrella explosiva, lo que los astrónomos llaman el "shock breakout", se ilustra en esta animación de vídeo. El vídeo de dibujos animados comienza con una vista de una estrella supergigante roja que es 500 veces más grande y 20,000 más brillante que nuestro sol. Cuando el horno interno de la estrella ya no puede sostener la fusión nuclear, su núcleo se colapsa bajo la fuerza de la gravedad. Una onda de choque de la implosión se precipita hacia afuera a través de las capas de la estrella. La onda de choque inicialmente se abre paso a través de la superficie visible de la estrella como una serie de chorros de plasma similares a dedos. Solo 20 minutos después, la furia total de la onda de choque alcanza la superficie y la estrella condenada se rompe como una explosión de supernova. Esta animación se basa en observaciones fotométricas realizadas por el telescopio espacial Kepler de la NASA. Al monitorear de cerca la estrella KSN 2011d, ubicada a 1.200 millones de años luz de distancia, Kepler detectó la aparición del flash inicial y la posterior explosión. Créditos: NASA Ames, STScI / G. Tocino

Contacto con los medios:
Michele Johnson
Centro de Investigación Ames, Moffett Field, California
650-604-6982
michele.johnson@nasa.gov

• Última actualización: 7 de agosto de 2017, enlace artículo.
• Editor: Michele Johnson

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