Un ladrón estelar es el compañero sobreviviente de una supernova.

Supernovas en sistemas estelares binarios.
Hace diecisiete años, los astrónomos presenciaron cómo la supernova 2001 ig desaparecía a 40 millones de años luz en la galaxia NGC 7424, en la constelación sureña Grus, la Grulla. Poco después de la explosión de SN 2001ig, los científicos fotografiaron la supernova con el Very Large Telescope (VLT) del Observatorio Europeo Austral en 2002. Dos años más tarde, siguieron con el Observatorio Gemini South, que insinuaba la presencia de un compañero binario superviviente. A medida que el resplandor de la supernova se desvaneció, los científicos enfocaron el Hubble en esa ubicación en 2016. Identificaron y fotografiaron al compañero sobreviviente, lo que fue posible solo debido a la exquisita resolución y sensibilidad ultravioleta del Hubble. Las observaciones de Hubble de SN 2001ig proporcionan la mejor evidencia hasta el momento de que algunas supernovas se originan en sistemas de doble estrella.

• Publicado Hubblesite.org, 27.04.2018.

Hace diecisiete años, los astrónomos presenciaron cómo una supernova explotó a 40 millones de años luz en la galaxia llamada NGC 7424, ubicada en la constelación sureña Grus, la Grulla. Ahora, en el resplandor de esa explosión, el telescopio espacial Hubble de la NASA/ESA capturó la primera imagen de un superviviente de una supernova. Esta imagen es la evidencia más convincente de que algunas supernovas se originan en sistemas de doble estrella.

"Sabemos que la mayoría de las estrellas masivas están en pares binarios", dijo Stuart Ryder del Australian Astronomical Observatory (AAO) en Sydney, Australia y autor principal del estudio. "Muchos de estos pares binarios interactuarán y transferirán gas de una estrella a la otra cuando sus órbitas los acerquen".

El compañero de la estrella progenitora de la supernova no era un espectador inocente de la explosión. Desvió casi todo el hidrógeno del sobre estelar de la estrella condenada, la región que transporta la energía desde el núcleo de la estrella a su atmósfera. Millones de años antes de que la estrella principal se convirtiera en supernova, el robo de la compañera creó una inestabilidad en la estrella primaria, causando que rompa episódicamente un capullo y proyectiles de gas de hidrógeno antes de la catástrofe.

La supernova, llamada SN 2001ig, se clasifica como una supernova de envoltura eliminada de tipo IIb. Este tipo de supernova es inusual porque la mayoría, pero no la totalidad, del hidrógeno se ha ido antes de la explosión. Este tipo de estrella explosiva fue identificada por primera vez en 1987 por el miembro del equipo Alex Filippenko de la Universidad de California, Berkeley.

Evolución de la supernova Envolvente-Despejada Tipo IIb. Este gráfico ilustra el escenario para los procesos que crean una supernova de envolvente despojada Tipo IIb, en la que la mayor parte, pero no toda, de la envolvente de hidrógeno se pierde antes de la explosión de la estrella primaria. Los cuatro paneles muestran la interacción entre la estrella progenitora SN 2001ig, que finalmente explotó, y su compañero superviviente. 1) Dos estrellas orbitan entre sí y se acercan cada vez más. 2) La estrella más masiva evoluciona más rápido, hinchándose para convertirse en un gigante rojo. En esta última fase de la vida, vierte la mayor parte de su envoltura de hidrógeno en el campo gravitacional de su compañero. A medida que el compañero extrae casi todo el hidrógeno de la estrella condenada, crea una inestabilidad en la estrella primaria. 3) La estrella primaria explota en una supernova. 4) A medida que el resplandor de la supernova se desvanece, el compañero superviviente se vuelve visible para el Telescopio Espacial Hubble. El tenue remanente de la supernova, en la parte inferior izquierda, continúa evolucionando, pero en este caso es demasiado débil para ser detectado por el Hubble.

Cómo las supernovas de envolvente despojada pierden esa envoltura externa no está del todo clara. Originalmente se pensó que provenían de estrellas solteras con vientos muy rápidos que empujaban los sobres exteriores. El problema fue que cuando los astrónomos comenzaron a buscar las estrellas primarias a partir de las cuales se generaron las supernovas, no pudieron encontrarlas en muchas supernovas con envolvente desprovista.

"Eso fue especialmente extraño, porque los astrónomos esperaban que fueran las estrellas progenitoras más grandes y más brillantes", explicó el miembro del equipo Ori Fox del Instituto de Ciencia del Telescopio Espacial en Baltimore. "Además, el gran número de supernovas con envoltura desprovista es mayor de lo previsto". Este hecho llevó a los científicos a teorizar que muchas de las estrellas primarias se encontraban en sistemas binarios de menor masa, y se dispusieron a probarlo.

Buscar un compañero binario después de una explosión de supernova no es una tarea fácil. En primer lugar, tiene que estar a una distancia relativamente cercana a la Tierra para que el Hubble vea una estrella tan débil. SN 2001ig y su acompañante se encuentran en ese límite. Dentro de ese rango de distancia, no muchas supernovas se disparan. Aún más importante, los astrónomos deben conocer la posición exacta a través de mediciones muy precisas.

En 2002, poco después de la explosión del SN 2001ig, los científicos identificaron la ubicación precisa de la supernova con el Very Large Telescope (VLT) del Observatorio Austral Europeo en Cerro Paranal, Chile. En 2004, continuaron con el Observatorio Gemini Sur en Cerro Pachón, Chile. Esta observación primero insinuó la presencia de un compañero binario sobreviviente.

Sabiendo las coordenadas exactas, Ryder y su equipo pudieron enfocar al Hubble en esa ubicación 12 años más tarde, cuando el resplandor de la supernova se desvaneció. Con la exquisita resolución y la capacidad ultravioleta del Hubble, pudieron encontrar y fotografiar al compañero sobreviviente, algo que solo el Hubble podía hacer.

Antes de la explosión de la supernova, la órbita de las dos estrellas alrededor de la otra tardaba aproximadamente un año.

SN 2001ig en NGC 7424.
Cuando la estrella primaria explotó, tuvo mucho menos impacto en el compañero superviviente de lo que podría pensarse. Imagine un pozo de aguacate que representa el denso núcleo de la estrella compañera, incrustado en un postre de gelatina, que representa el sobre gaseoso de la estrella. A medida que una onda de choque pasa, la gelatina podría estirarse y tambalearse temporalmente, pero el pozo de aguacate permanecería intacto.

En 2014, Fox y su equipo usaron Hubble para detectar el compañero de otra supernova Tipo IIb, SN 1993J. Sin embargo, capturaron un espectro, no una imagen. El caso de SN 2001ig es la primera vez que un compañero superviviente ha sido fotografiado. "Finalmente pudimos atrapar al ladrón estelar, confirmando nuestras sospechas de que uno tenía que estar allí", dijo Filippenko.

Tal vez la mitad de todas las supernovas con envolvente desprovista de personal tienen compañeros; la otra mitad pierde sus sobres exteriores a través de los vientos estelares. Ryder y su equipo tienen el objetivo final de determinar con precisión cuántas supernovas con sobres despojados tienen compañeros.

Su próximo esfuerzo es observar las supernovas completamente desprovistas de envolvente, a diferencia de SN 2001ig y SN 1993J, que tenían solo un 90 por ciento de despojos. Estas supernovas completamente desprovistas de envoltura no tienen mucha interacción de choque con el gas en el entorno estelar circundante, ya que sus sobres exteriores se perdieron mucho antes de la explosión. Sin interacción de choque, se desvanecen mucho más rápido. Esto significa que el equipo solo tendrá que esperar dos o tres años para buscar compañeros supervivientes.

En el futuro, también esperan utilizar el Telescopio Espacial James Webb para continuar su búsqueda.

El documento sobre el trabajo actual de este equipo fue publicado el 28 de marzo de 2018 en el Astrophysical Journal.

El Telescopio Espacial Hubble es un proyecto de cooperación internacional entre la NASA y la ESA (Agencia Espacial Europea). El Goddard Space Flight Center de la NASA en Greenbelt, Maryland, administra el telescopio. El Instituto de Ciencia del Telescopio Espacial (STScI) en Baltimore, Maryland, lleva a cabo operaciones científicas de Hubble. STScI es operado para la NASA por la Asociación de Universidades para la Investigación en Astronomía en Washington, D.C.

Créditos:
NASA, ESA, S. Ryder (Observatorio Astronómico Australiano) y O. Fox (STScI).

Contactos.
Ann Jenkins / Ray Villard 
Space Telescope Science Institute, Baltimore, Maryland 
410-338-4488 / 410-338-4514 

Ori Fox 
Space Telescope Science Institute, Baltimore, Maryland 
410-338-6768 

Stuart Ryder 
Australian Astronomical Observatory, Sydney, Australia 
011-61-2-93724843 
011-61-419-970834 (cell) 

Alex Filippenko 
University of California, Berkeley, California