Supernovas

Supernova , supernovas o supernovas plurales , cualquiera de una clase de estrellas que explotan violentamente cuya luminosidad después de la erupción aumenta repentinamente muchos millones de veces su nivel normal.

Imagen compuesta de Kepler's Nova, o Kepler's Supernova, tomada por el Observatorio de rayos X Chandra.
Imagen compuesta de Kepler’s Nova, o Kepler’s Supernova, tomada por el Observatorio de rayos X Chandra.NASA, ESA, R. Sankrit y W. Blair, Universidad Johns Hopkins

El término supernova se deriva de nova (latín: “nuevo”), el nombre de otro tipo de estrella en explosión. Las supernovas se parecen a las novas en varios aspectos.

 Ambos se caracterizan por un brillo rápido y tremendo que dura unas pocas semanas, seguido de un oscurecimiento lento. 

Espectroscópicamente, muestran líneas de emisión desplazadas al azul, lo que implica que los gases calientes se expulsan hacia afuera. 

Pero una explosión de supernova, a diferencia de un estallido de nova, es un evento cataclísmico para una estrella, uno que esencialmente termina su vida activa (es decir, generadora de energía). 

Cuando una estrella “se convierte en supernova”, cantidades considerables de su materia, igualando el material de varios soles , pueden ser lanzadas al espacio con un estallido de energía tal que permita a la estrella en explosión eclipsar toda su galaxia natal.

Las explosiones de supernovas liberan no solo enormes cantidades de ondas de radio y rayos X, sino también los rayos cósmicos . 

Algunas explosiones de rayos gamma se han asociado con supernovas. 

Las supernovas también liberan muchos de los elementos más pesados que componen los componentes del sistema solar , incluida la Tierra , en el medio interestelar . 

Los análisis espectrales muestran que la abundancia de los elementos más pesados ​​es mayor de lo normal, lo que indica que estos elementos se forman durante el curso de la explosión. 

El caparazón de un remanente de supernova continúa expandiéndose hasta que, en una etapa muy avanzada, se disuelve en el medio interestelar.

Supernovas Históricas

supernova
supernovaUna discusión de varias supernovas históricas.© Open University

Históricamente, se sabe que solo siete supernovas se registraron antes de principios del siglo XVII. 

El más famoso de ellos ocurrió en 1054 y fue visto en uno de los cuernos de la constelación de Tauro . 

Los restos de esta explosión son visibles hoy como el La Nebulosa del Cangrejo , que se compone de eyecciones brillantes de gases que vuelan hacia afuera de manera irregular y una estrella de neutrones que gira y pulsa rápidamente , llamada púlsar , en el centro. 

La supernova de 1054 fue registrada por observadores chinos y coreanos.

 También puede haber sido visto por los indios del suroeste de Estados Unidos, como lo sugieren ciertas pinturas rupestres descubiertas en Arizona y Nuevo México . 

Era lo suficientemente brillante como para ser visto durante el día, y su gran luminosidad duró semanas. Se sabe que otras supernovas prominentes se observaron desde la Tierra en 185, 393, 1006, 1181, 1572 y 1604.

La más cercana y más fácil de observar de los cientos de supernovas que se han registrado desde 1604 fue vista por primera vez en la mañana del 24 de febrero de 1987 por el astrónomo canadiense. Ian K. Shelton mientras trabajaba en el Observatorio Las Campanas en Chile. 

Designado SN 1987A , este objeto anteriormente extremadamente tenue alcanzó una magnitud de 4.5 en solo unas pocas horas, por lo que se hizo visible a simple vista.

La nueva supernova que apareció estaba ubicada en el Gran Nube de Magallanes a una distancia de aproximadamente 160,000 años luz .

 Inmediatamente se convirtió en objeto de una intensa observación por parte de los astrónomos en todo el hemisferio sur y fue observado por el telescopio espacial Hubble . 

El brillo de SN 1987A alcanzó su punto máximo en mayo de 1987, con una magnitud de aproximadamente 2.9, y disminuyó lentamente en los siguientes meses.

Tipos De Supernovas

Las supernovas se pueden dividir en dos clases amplias, Tipo I y Tipo II, de acuerdo con la forma en que detonan. 

Las supernovas Tipo I pueden ser hasta tres veces más brillantes que las Tipo II.

 También difieren de las supernovas de Tipo II en que sus espectros no contienen líneas de hidrógeno y se expanden aproximadamente el doble de rápido.

Supernovas tipo II

vida de una estrella de gran masa
vida de una estrella de gran masaLa evolución de una estrella de gran masa.

La llamada explosión clásica, asociada con las supernovas de Tipo II, tiene como progenitor una estrella muy masiva (una estrella de Población I ) de al menos ocho masas solares que está al final de su vida activa. 

Estos se ven solo en galaxias espirales , con mayor frecuencia cerca de los brazos.

Hasta esta etapa de su evolución, la estrella ha brillado por medio de la energía nuclear liberada en y cerca de su núcleo en el proceso de apretar y calentar elementos más ligeros como hidrógeno o helio en elementos sucesivamente más pesados, es decir, en el proceso de fusión nuclear . 

Elementos formadores más pesados ​​que el hierro.Sin embargo, absorbe más que produce energía y, dado que la energía ya no está disponible, se forma un núcleo de hierro en el centro de la estrella envejecida y pesada. 

Cuando el núcleo de hierro se vuelve demasiado masivo, su capacidad para sostenerse por sí mismo mediante el impulso explosivo externo de las reacciones de fusión interna no puede contrarrestar la tremenda atracción de su propia gravedad .

 En consecuencia, el núcleo se derrumba. Si la masa del núcleo es inferior a aproximadamente tres masas solares, el colapso continúa hasta que el núcleo alcanza un punto en el que sus núcleos constituyentes y electrones libres se aplastan en un núcleo duro que gira rápidamente. 

Este núcleo consiste casi enteramente en neutrones , que se comprimen en un volumen de solo 20 km (12 millas) de ancho pero cuyo peso combinado es igual al de varios soles . 

Una cucharadita de este material extraordinariamente denso pesaría 50 mil millones de toneladas en la Tierra . Tal objeto se llama estrella de neutrones .

La detonación de supernova ocurre cuando el material cae desde las capas externas de la estrella y luego rebota en el núcleo, que ha dejado de colapsar y de repente presenta una superficie dura a los gases que caen. 

La onda de choque generada por esta colisión se propaga hacia afuera y expulsa las capas gaseosas externas de la estrella. 

La cantidad de material lanzado hacia afuera depende de la masa original de la estrella.

Si la masa del núcleo supera las tres masas solares, el colapso del núcleo es demasiado grande para producir una estrella de neutrones; la estrella implosionante se comprime en un cuerpo aún más pequeño y más denso, es decir, un agujero negro . 

El material que cae desaparece en el agujero negro, cuyo campo gravitacional es tan intenso que ni siquiera la luz puede escapar. 

El agujero negro no absorbe toda la estrella, ya que gran parte de la envoltura que cae de la estrella rebota por la formación temporal de un núcleo de neutrones que gira o pierde el paso por el centro del núcleo y, en su lugar, se hila.

Supernovas tipo I

Las supernovas de tipo I se pueden dividir en tres subgrupos: Ia, Ib e Ic, en función de sus espectros. 

La naturaleza exacta del mecanismo de explosión en el Tipo I generalmente aún es incierta, aunque se cree que las supernovas de Ia, al menos, se originan en sistemas binarios que consisten en una estrella moderadamente masiva y una enana blanca , con material que fluye hacia la enana blanca desde su mayor tamaño. compañero. 

Se produce una explosión termonuclear si el flujo de material es suficiente para elevar la masa de la enana blanca por encima del límite de Chandrasekhar de 1,44 masas solares. 

A diferencia del caso de una nova ordinaria, para el cual el flujo de masa es menor y solo se produce una explosión superficial, la enana blanca en una explosión de supernova Ia se presumiblemente destruye por completo. 

Se forman elementos radiactivos , especialmente níquel -56. Cuando el níquel-56 se descompone en cobalto -56 y este último en hierro -56, se liberan cantidades significativas de energía, proporcionando tal vez la mayor parte de la luz emitida durante las semanas posteriores a la explosión.

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supernovaTres supernovas de Tipo Ia distantes, como lo observó el Telescopio Espacial Hubble en 1997.

Las supernovas de tipo Ia son sondas útiles de la estructura del universo , ya que todas tienen la misma luminosidad . 

Al medir el brillo aparente de estos objetos, también se mide la tasa de expansión del universo y la variación de esa tasa con el tiempo.

La energía oscura , una fuerza repulsiva que es el componente dominante (73 por ciento) del universo , se descubrió en 1998 con este método. 

Las supernovas de tipo Ia que explotaron cuando el universo tenía solo dos tercios de su tamaño actual eran más débiles y, por lo tanto, más alejadas de lo que estarían en un universo sin energía oscura. 

Esto implica que la tasa de expansión del universo es más rápida ahora que en el pasado, como resultado del dominio actual de la energía oscura.