Supernovas, definición y clasificación.

El remanente de supernova de Puppis A. Crédito: X-ray: NASA/CXC/IAFE/G.Dubner et al & ESA/XMM-Newton.

Definición.

Una supernova es una explosión de una estrella que llega al final de su ciclo de vida, dichas explosiones ocurren en el espacio. Las supernovas producen destellos lumínicos muy importantes que pueden ser observados durante meses, son uno de los eventos más violentos del Universo. La explosión de una supernova provoca la expulsión de las capas externas de la estrella por medio de poderosas ondas de choque enriqueciendo el espacio que las rodea con materiales pesados. Estos escombros se denominan remanentes de supernova y la explosión puede dejar o no un elemento compacto en su interior.

Las supernovas son muy importantes porque debido a los materiales que expulsan forman otros sistemas estelares, los astrónomos estudian las supernovas para calcular la velocidad de expansión del Universo.

Clasificación.

La clasificación actual de supernovas se está realizando dependiendo del evento que produce dicha explosión.

Supernova tipo I. 

Las supernovas tipo I no demuestran una línea en el espectro del hidrógeno, es decir, entre sus escombros no se encuentra hidrógeno. Estas supernovas se pueden clasificar como:

Supernova tipo Ia.

Los astrónomos creen que una supernova de tipo Ia es una explosión termonuclear, implica la fusión de elementos y la liberación de grandes cantidades de energía de una estrella enana blanca en una órbita estrecha con una estrella compañera. Si la pareja de la enana blanca es una estrella típica parecida al Sol, la enana blanca puede volverse inestable y explotar al atraer material de su compañero. Alternativamente otra causa puede ser que la enana blanca esté en órbita con otra enana blanca, las dos pueden fusionarse y pueden desencadenar una explosión.

Supernova G299.2-2.9. Crédito: Rayos X: NASA / CXC / U.Texas / S.Post y otros; Infrarrojos: 2MASS / UMass / IPAC-Caltech / NASA / NSF.

Las supernovas de tipo Ia se producen en sistemas estelares binarios. Una enana blanca, el remanente de una estrella como nuestro Sol, está en compañía de otra clase de estrella. Si se trata de otra estrella enana blanca las dos pueden fusionarse pasándose del límite de Chandrasekhar, 1,44 masas solares, estallando las dos como supernova no dejando ningún remanente detrás. El segundo caso, la enana blanca roba material de la estrella compañera aumentando su masa, cuando se pasa del límite de masa que puede acumular, 1,44 MSol, estalla como supernova dejando una nube de escombros y pudiendo expulsar del sitio a su compañera si sobrevive a la explosión no quedando ninguna clase de remanente en los dos casos.

Independientemente de su mecanismo de activación, las supernovas de tipo Ia han sido conocidas por ser uniformes en su brillo extremo, por lo general superando a toda la galaxia donde se encuentran. Esto es importante porque los científicos usan estos objetos como postes cósmicos, lo que les permite medir con precisión las distancias de las galaxias a miles de millones de años luz y determinar la velocidad de expansión del Universo.

Los modelos teóricos tradicionales de supernovas de tipo Ia generalmente predicen que estas explosiones serían simétricas, creando una esfera casi perfecta a medida que se expanden. Estos modelos han sido apoyados por resultados que muestran que los restos de supernovas de tipo Ia son más simétricos que los restos de supernovas que implican el colapso de las estrellas masivas.

Sin embargo, los astrónomos están descubriendo que algunas explosiones de supernova tipo Ia pueden no ser tan simétricas como se pensaba anteriormente. Una supernova catalogada como G299 podría ser un ejemplo de una supernova de tipo Ia "inusual". Usando una larga observación de Chandra, los investigadores descubrieron que la concha de escombros de la estrella explotada se está expandiendo de manera diferente en varias direcciones.

SNR 0509-67.5. Créditos: RayosX: ASA / CXC / SAO / J.Hughes et al, Optical: NASA / ESA / Hubble Heritage Team (STScI / AURA).

La categoría Tipo Ia es una clase importante de supernovas que exhiben patrones confiables en su brillo que los convierten en valiosas herramientas para medir la velocidad a la que el universo se está expandiendo. La mayoría de los científicos están de acuerdo en que las supernovas de tipo Ia se producen cuando las enanas blancas, los densos remanentes de las estrellas parecidas al Sol que han quedado sin combustible, explotan. Sin embargo, ha habido un debate sobre lo que desencadena estas explosiones de enanas blancas. Dos ideas primarias son la acumulación de material sobre una enana blanca de una estrella compañera o la violenta fusión de dos enanas blancas.

Supernova tipo Ib y Ic.

Son supernovas muy similares a las de tipo II por la explosión.  Este tipo de supernova se produce por el colapso del núcleo de una estrella masiva que ha perdido su capa externa de hidrógeno y helio, ya sea a través de los vientos o por transferencia de masa a un compañero. Debido a esto, las supernovas de tipo Ic - y también de tipo Ib - a veces se denominan supernovas de colapso de núcleo despojado. Son un tipo de supernova muy extraño de encontrar.

Supernovas tipo II.

La nebulosa del cangrejo es una supernova de tipo II por colapso de núcleo. Como remanente queda un púlsar, el púlsar del cangrejo. Crédito: NASA, ESA and Allison Loll/Jeff Hester (Arizona State University). Acknowledgement: Davide De Martin (ESA/Hubble).

Esta clase de supernova muestra una línea en el espectro del hidrógeno en los escombros que quedan después de la explosión, es decir, conservan su envoltura de hidrógeno y helio  antes de estallar.. Estas supernovas se forman en estrellas que tienen más de 9 veces la masa del Sol, cuando la estrella ha quemado todo su combustible y le queda un núcleo de hierro y níquel dicha estrella no puede continuar con las fusiones nucleares en su núcleo colapsándose y estallando como supernova. Como remanente quedará una estrella de neutrones o un agujero negro dependiendo de la masa inicial de la estrella. Se las denomina como supernovas de colapso de núcleo.

Supernova históricas observadas por el ojo humano.

Supernovas históricamente registradas.

RCW 86.

Año observación: 185 dC.
Observadores: Chinos.
Linea de identificación: Probable identificación.
Distancia: 8.200 años luz, constelación Circinus, hemisferio austral.
Tipo: Explosión termonuclear de una enana blanca. Tipo Ia.

G347.3-0.5, SN 393 AD.

Año observación: 393 dC.
Observadores: Chinos.
Línea de identificación: Probable identificación.
Distancia: 3.000 años luz, constelación Escorpión.
Tipo: Colapso del núcleo de una estrella masiva. Tipo II.

SN 1006.

Año observación: 1.006 dC.
Observadores: Chinos, japoneses, árabes, europeos.
Línea de identificación: Plenamente identificada.
Distancia: 7.000 años luz, constelación Lupus.
Tipo: Explosión termonuclear de una enana blanca. Tipo Ia.

La nebulosa del Cangrejo, Messier 1.

Año observación: 1.054 dC.
Observadores: Chinos, japoneses, árabes, nativos americanos.
Línea de identificación: Plenamente identificada.
Distancia: 6.000 años luz, constelación Tauro.
Tipo: Colapso del núcleo de una estrella masiva. Tipo II.

3C58.

Año observación: 1.181 dC.
Observadores: Chinos, japoneses.
Línea de identificación: Probable identificación.
Distancia: 10.000 años luz, constelación Casiopea.
Tipo: Colapso del núcleo de una estrella masiva. Tipo II.

La Supernova remanente de Tycho, SN 1572.

Año observación: 1.572 dC.
Observadores: Europeos, chinos, coreanos.
Línea de identificación: Plenamente identificada.
Distancia: 7.500 años luz, constelación Casiopea.
Tipo: Explosión termonuclear de una enana blanca. Tipo Ia.

Supernova de Kepler, SN 1604.

Año observación: 1.604 dC.
Observadores: Europeos, chinos, coreanos.
Línea de identificación: Plenamente identificada.
Distancia: 13.000 años luz, Constelación Ofiuco.
Tipo: ¿Explosión termonuclear de una enana blanca? ¿Tipo Ia?.

Cassiopeia A.

Año observación: 1.680 dC.
Observadores: Europeos?
Línea de identificación: Desconocida hasta la fecha.
Distancia: 10.000 años luz, constelación Casiopea.
Tipo: Colapso del núcleo de una estrella masiva. Tipo II.

Créditos: NASA/CXC/SAO.

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