Explosión en el firmamento
¿Qué ocurre y como se ve cuando una estrella realmente gigantesca (cientos de veces más grande que nuestro sol) estalla? Aunque una teoría desarrollada hace unos años describe cómo debería de verse la explosión de una estrella tan grande, nadie había realmente observado este fenómeno hasta ahora.
Un equipo internacional, liderado por científicos en Israel, que incluye investigadores de Alemania, Estados Unidos, el Reino Unido y China, rastreó una supernova (una estrella que explosiona) durante más de un año y medio, y encontró que ésta encajaba muy bien con las predicciones sobre la explosión de una estrella cuya masa es 150 veces mayor a la del Sol.
Sus hallazgos, que podrían influir en nuestro entendimiento de todo, desde los límites naturales del tamaño de las estrellas hasta la evolución del universo, aparecieron recientemente en Nature.
“Todo se trata de equilibrio,” dice el líder del equipo, el Dr. Avishay Gal-Yam del Departamento de Física de Partículas y Astrofísica. “Durante la vida de una estrella, hay un balance entre la gravedad que atrae su materia hacia adentro y el calor producido en la reacción nuclear en su núcleo, que lo empuja hacia afuera. Sabemos que en una supernova, de una estrella de 10 a 100 veces mayor al tamaño del Sol, la reacción nuclear empieza con la fusión de hidrógeno que origina helio, como en nuestro sol. Pero la fusión continúa produciendo elementos cada vez más pesados, hasta que el núcleo se convierte en hierro. Puesto que el hierro no se fusiona fácilmente, la reacción se agota, y el equilibrio se pierde. La gravedad interviene y la estrella colapsa hacia adentro, expulsando sus capas externas en las subsecuentes ondas de choque.”
En una estrella súper gigante, el equilibrio es diferente. Aquí, los fotones (partículas de luz) tienen tanto calor y energía que interactúan para producir pares de partículas: electrones y sus opuestos, los positrones. En este proceso las partículas con masa son creadas a partir de fotones sin masa, y esto consume la energía de la estrella. De nuevo el equilibrio se pierde, pero esta vez, cuando la estrella colapsa, cae en un núcleo de oxígeno volátil, en lugar de en hierro.
El oxígeno caliente y comprimido explosiona en una reacción termonuclear que destruye el núcleo de la estrella, dejando tras de sí poco más que polvo estelar brillante. “Modelos de ‘supernovas de pares’ habían sido calculados hace décadas,” dice Gal-Yam, “pero nadie estaba seguro de que estas enormes explosiones ocurrieran realmente en la naturaleza. La nueva supernova que descubrimos encaja muy bien en estos modelos.”
Un análisis de los datos de la nueva supernova llevó a los científicos a estimar el tamaño de la estrella en unas 200 veces la masa del Sol. Esto en sí mismo es inusual, pues los observadores habían notado que las estrellas en nuestra parte del universo parecen tener un tamaño limitado al de unos 150 soles; algunos inclusive se habían preguntado si había alguna especie de restricción física en la circunferencia de una estrella.
Los nuevos hallazgos sugieren que las estrellas gigantes, aunque raras, ciertamente existen, y que otras estrellas aún más grandes, de hasta 1.000 veces el tamaño del Sol, pueden haber existido en el universo temprano.
“Esta es la primera vez que hemos podido analizar observaciones de la explosión de una estrella tan masiva”, dice el Dr. Paolo Mazzali del Instituto de Astrofísica Max Planck, de Alemania, quien dirigió el estudio teórico de este tema. “Pudimos medir las cantidades de elementos nuevos creados en esta explosión, incluyendo aproximadamente cinco veces la masa de nuestro sol en níquel altamente radioactivo recién sintetizado. Tales explosiones pueden ser importantes fábricas de metales pesados en el Universo.”
Esta masiva supernova fue hallada en una pequeña galaxia – apenas una centésima parte del tamaño de la nuestra, y los científicos creen que tales galaxias diminutas podrían ser puertos naturales para las estrellas gigantes, de algún modo permitiéndoles sobrepasar el límite de 150 soles.
“Nuestro descubrimiento y análisis de esta explosión única nos ha dado un nuevo entendimiento acerca de qué tan masivas pueden ser las estrellas y cómo estos gigantes estelares contribuyen a la composición de nuestro Universo”, dice el Dr. Gal-Yam. “Esperamos entender todavía más cuando encontremos ejemplos adicionales a partir de nuevos estudios que hemos empezado a realizar recientemente, cubriendo grandes áreas del Universo hasta ahora inexploradas.”
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