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Las supernovas fabrican polvo cósmico mucho tiempo después de explotar

Astrónomos daneses resuelven el misterio de por qué quedaban tantos remanentes de la estrella


Astrónomos daneses han demostrado que las supernovas fabrican polvo cósmico en dos etapas, la que se inicia poco después de la explosión estelar, y la que continúa mucho tiempo después, en el material que la estrella expulsó al espacio, incluso antes de su estallido. Así, han resuelto el misterio de por qué se observaban muchos remanentes de supernovas, pero muy poco polvo procedente de la explosión misma. Para alcanzar estas conclusiones han utilizado el Very Large Telescope del Observatorio Austral Europeo (ESO).





Impresión artística de la formación de polvo alrededor de una explosión de supernova. Fuente: ESO.
Impresión artística de la formación de polvo alrededor de una explosión de supernova. Fuente: ESO.
Un grupo de astrónomos ha logrado seguir en tiempo real la formación de polvo interestelar, durante los momentos posteriores a la explosión de una supernova. Por primera vez, es posible demostrar que estas fábricas de polvo cósmico generan sus partículas en un proceso que comprende dos etapas, la que se inicia poco después de la explosión, y la que continúa mucho tiempo después.

El equipo empleó el Very Large Telescope (VLT) de ESO (Observatorio Austral Europeo), localizado en el Observatorio Paranal en el norte de Chile, para analizar la luz emitida por la supernova SN2010jl mientras se desvanecía lentamente. Los nuevos resultados han sido publicados en línea en la revista científica Nature, esta semana.

El polvo cósmico está compuesto por partículas de silicato y carbono amorfo (minerales abundantes también en la Tierra). El hollín producido por una vela es muy similar al polvo cósmico conformado por carbono, aunque el tamaño de las partículas del hollín supera en diez veces, o incluso más, las dimensiones de las partículas cósmicas de tamaño regular.

El origen del polvo cósmico en las galaxias es aún un misterio. Los astrónomos saben que las supernovas son probablemente su principal fuente de producción, especialmente en los inicios del Universo, pero aún no está claro cómo y dónde se condensan y desarrollan estas partículas. Tampoco se ha podido determinar de qué forma evitan la destrucción en un entorno tan adverso como el de una galaxia de formación estelar. Sin embargo, las nuevas observaciones están ayudando a esclarecer estas interrogantes por primera vez.

La supernova SN2010jl

La luz de la supernova SN2010jl fue observada por primera vez en 2010, como indica su nombre. Está catalogada como una supernova tipo IIn: Las supernovas tipo II son el resultado de la violenta explosión de una estrella masiva con un mínimo de ocho veces la masa del Sol. El subtipo IIn ("n" representa la palabra inglesa narrow, delgado) muestra delgadas líneas de hidrógeno en sus espectros. Estas líneas son el resultado de la interacción entre el material expulsado por la supernova y el material que ya rodea a la estrella.

Un equipo internacional empleó el espectrógrafo X-shooter para observar SN2010jl nueve veces en los meses siguientes a la explosión, y una décima vez 2,5 años después de la misma, en longitudes de onda visibles e infrarrojas cercanas. El estallido de esta supernova excepcionalmente brillante, resultado de la muerte de una estrella masiva, se produjo en la pequeña galaxia UGC 5189A.

“Al combinar los datos de las nueve series de observaciones iniciales pudimos realizar las primeras mediciones directas de cómo el polvo situado alrededor de una supernova absorbe los diferentes colores de la luz", comenta la autora principal Christa Gall, de la Universidad de Aarhus (Dinamarca), en la nota de prensa de ESO. “Esto nos permitió descubrir más sobre el polvo de lo que hasta ahora había sido posible”.

El equipo notó que la formación de polvo comienza poco después de la explosión y continúa durante un prolongado período de tiempo. Las nuevas mediciones también develaron las dimensiones y la composición de las partículas. Estos descubrimientos implican un avance en relación a los últimos resultados obtenidos por el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), que detectó por primera vez los remanentes de una supernova reciente con grandes cantidades de polvo formado poco tiempo atrás, proveniente de la famosa supernova 1987A.

El equipo descubrió que partículas de polvo con diámetros superiores a 0,001 milímetros se formaron rápidamente en el material denso que rodea a la estrella. Aunque aún muy pequeñas para los estándares humanos, esta es una gran magnitud para una partícula de polvo cósmico, y estas dimensiones sorprendentemente grandes las hacen resistentes a los procesos destructivos.

La forma en que las partículas de polvo logran sobrevivir en el violento y adverso entorno que se genera en los remanentes de una supernova fue una de las principales interrogantes propuestas en el trabajo de ALMA, pregunta a la que este resultado acaba de dar respuesta (las partículas poseen un tamaño mayor al esperado).

Creación eficiente

“Nuestra detección de partículas de gran tamaño poco después de la explosión de la supernova implica que debe existir una manera rápida y eficiente de crearlas”, indica el coautor Jens Hjorth, del Instituto Niels Bohr de la Universidad de Copenhague (Dinamarca). Además agrega: “En realidad no sabemos exactamente cómo ocurre este fenómeno”.

Sin embargo, los astrónomos creen saber donde debe de haberse formado el nuevo polvo: en el material que la estrella expulsó al espacio, incluso antes de que estallara. A medida que la onda de choque de la supernova se expandía hacia el exterior, se creó una densa y fría capa de gas (precisamente el tipo de medio en el que las partículas de polvo podrían asentarse y desarrollarse).

Los resultados de las observaciones indican que en una segunda etapa, después de varios cientos de días, se da inicio a un acelerado proceso de formación de polvo que comprende el material que ha sido eyectado por la supernova. Si la producción de polvo en SN2010jl continúa con la tendencia observada, durante 25 años después de la supernova, la masa total de polvo será aproximadamente la mitad de la masa del Sol: similar a la masa de polvo observada en otras supernovas como la SN 1987A.

“Anteriormente los astrónomos han observado grandes cantidades de polvo en los remanentes de supernovas que quedan después de las explosiones. Pero de la misma forma, sólo han encontrado evidencias de pequeñas proporciones de polvo efectivamente creado en las explosiones mismas. Estas nuevas y excepcionales observaciones explican cómo esta aparente contradicción puede tener solución”, concluye Christa Gall.

Referencia bibliográfica:

Christa Gall et al.: Rapid formation of large dust grains in the luminous supernova SN 2010jl. Nature (2014).


Jueves, 10 de Julio 2014
ESO/T21
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