¿Está la NASA equivocada sobre el destino de «supernova» de esta estrella?

¿Está la NASA equivocada sobre el destino de «supernova» de esta estrella?

¿Cómo mueren las estrellas? El mantra de los astrónomos es «la masa determina el destino».

El (moderno) sistema de clasificación espectral Morgan-Keenan, con el rango de temperatura de cada clase de estrella enumerada anteriormente, en kelvin. La gran mayoría (80%) de las estrellas de hoy son estrellas de clase M, y solo 1 de cada 800 estrellas es una estrella de clase O o B lo suficientemente masiva como para una supernova de colapso del núcleo. Nuestro Sol es una estrella de clase G, normal pero más brillante que todas las estrellas excepto ~5%. Si bien la masa generalmente determina el destino de una estrella, las líneas de demarcación entre diferentes destinos son muy borrosas.

Crédito: LucasVB/Wikimedia Commons; Notas: E. Siegel

Si naciste con más de 8 masas solares, eres condenado a una supernova de colapso del núcleo.

supernova estrellada muy masiva

La anatomía de una estrella muy masiva a lo largo de su vida, que culmina en una supernova Tipo II cuando el núcleo se queda sin combustible nuclear. La etapa final de la fusión suele ser la combustión del silicio, que produce hierro y elementos similares al hierro en el núcleo durante solo un breve momento antes de que se produzca una supernova. Si el núcleo de esta estrella es lo suficientemente masivo, producirá un agujero negro cuando el núcleo colapse. Durante el evento de supernova, los neutrinos se llevan alrededor del 99% de la energía. No es tan fácil saber qué estrellas morirán en una supernova con colapso del núcleo y cuáles no.

Crédito: Nicolle Rager Fuller/NSF

Por debajo de este umbral, solo formará una enana blanca cuando haya agotado su combustible central.

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nebulosa planetaria

Cuando nuestro Sol se quede sin combustible, se convertirá en una gigante roja, seguida de una nebulosa planetaria con una enana blanca en el centro. La Nebulosa Ojo de Gato es un ejemplo visualmente espectacular de este destino potencial, con su forma compleja, en capas y asimétrica que sugiere un compañero binario. En el centro, una enana blanca joven se calienta a medida que se contrae, alcanzando temperaturas decenas de miles de Kelvin más calientes que la superficie de la gigante roja que la generó. Las envolturas exteriores de gas son principalmente hidrógeno, que regresa al medio interestelar al final de la vida de una estrella similar al Sol.

Crédito: Nordic Optical Telescope y Romano Corradi (Isaac Newton Group of Telescopes, España)

Pero esto simplifica demasiado un aspecto clave de la evolución estelar: las estrellas masivas. expulsar la materia a medida que envejecen.

Arrecife Cósmico Estrellado Wolf-Rayet

Esta parte de la composición de Cosmic Reef destaca la nebulosa de reflexión azul creada por los vientos que soplan desde una estrella azul gigante masiva y caliente que luego es iluminada con luz reflejada por la estrella original que la creó. La estrella Wolf-Rayet que la alimenta puede estar destinada, a corto plazo, a un cataclismo estelar como una supernova con colapso del núcleo, pero solo podemos ver la presencia del gas frío expulsado de sus capas exteriores.

Crédito: NASA, ESA y STScI

Particularmente en las últimas y gigantescas etapas de la vida, fuertes vientos soplan sobre sus vastas capas exteriores.

NGC 6888 gas expulsado

Esta imagen, con los mismos colores que revelaría la fotografía de banda estrecha del Hubble, muestra NGC 6888: la Nebulosa Creciente. También conocida como Caldwell 27 y Sharpless 105, es una nebulosa de emisión en la constelación Cygnus, formada por un viento estelar rápido de una sola estrella Wolf-Rayet. El destino de esta estrella: supernova, enana blanca o agujero negro con colapso directo, aún no está determinado.

Crédito: JP Metsävainio (Astro Anarquía)

La NASA presentó recientemente la estrella Wolf-Rayet WR 124presentándolo como una «futura supernova» en la Vía Láctea.

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lobo rayet wr 31a

Esta estrella de Wolf-Rayet se conoce como WR 31a y se encuentra a unos 30.000 años luz de distancia en la constelación de Carina. La nebulosa exterior está siendo expulsada de hidrógeno y helio, mientras que la estrella central arde a más de 100 000 K. En un futuro relativamente cercano, muchos sospechan que esta estrella explotará en una supernova muy parecida a WR 124, enriqueciendo el medio interestelar circundante con nuevos elementos pesados. . Estas estrellas son asombrosas productoras de polvo, pero su destino final a menudo está en duda.

Crédito: ESA/Hubble y NASA; Agradecimientos: Judy Schmidt

Aunque la estrella central tiene unas 30 masas solares, ya ha expulsado al menos 10 masas solares de material.

a
Eyecta WR 102

La estrella Wolf-Rayet WR 102 es la estrella más caliente conocida, con 210 000 K. En esta composición infrarroja de WISE y Spitzer, apenas es visible, ya que casi toda su energía está en una luz de longitud de onda más corta. El hidrógeno soplado e ionizado, sin embargo, se desprende dramáticamente y revela una serie de caparazones en su estructura.

Crédito:Judy Schmidt; datos de WISE, Spitzer/MIPS1 e IRAC4

Sin hidrógeno estelar remanente, es ya comencé a fusionar elementos más pesados en su centro.

La nebulosa de excitación extremadamente alta que se muestra aquí está alimentada por un sistema estelar binario extremadamente raro: una estrella Wolf-Rayet que orbita alrededor de una estrella O. Los vientos estelares del miembro central de Wolf-Rayet son entre 10 000 000 y 1 000 000 000 veces más poderosos que nuestro viento solar e iluminan a una temperatura de 120.000 grados. (El remanente de supernova verde fuera del centro no está relacionado). Se estima que sistemas como este representan como máximo el 0,00003% de las estrellas en el Universo, pero podrían conducir a supernovas si las condiciones son las adecuadas.

Crédito: ESO

Pero, como muchas estrellas Wolf-Rayet, es posible que en última instancia no esté destinada a una supernova.

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Hubble WR124

La estrella Wolf-Rayet WR 124 y la nebulosa circundante M1-67, fotografiadas por el Hubble, deben su origen a la misma estrella originalmente masiva que estalló en sus capas exteriores ricas en hidrógeno. La estrella central ahora está mucho más caliente que antes, ya que las estrellas Wolf-Rayet suelen tener temperaturas entre 100 000 y 200 000 K, y algunas estrellas alcanzan un pico incluso más alto. Pero no se sabe si esta estrella eventualmente morirá en una supernova o no.

Crédito: ESA/Hubble y NASA; Agradecimientos: Judy Schmidt (geckzilla.com)

Muchas estrellas Wolf-Rayet pierden demasiada masa con el tiempo, dejando un núcleo que se encoge hasta convertirse en una enana blanca.

nebulosa planetaria NGC 5315 Wolf-Rayet

La nebulosa planetaria NGC 5315, formada a partir de una estrella moribunda que se desprendió de sus capas externas, tiene el perfil de temperatura e ionización de una estrella Wolf-Rayet en su núcleo. Todavía no se sabe si esta nebulosa planetaria se originó a partir de una estrella Wolf-Rayet que perdió suficiente masa, o si se originó a partir de una estrella normal que alcanzó una fase Wolf-Rayet al contraerse en una enana blanca.

Crédito: NASA, ESA y Hubble Heritage Team (STScI/AURA)

Muchas nebulosas planetarias tienen estrellas centrales del tipo Wolf-Rayet.

nebulosa planetaria NGC 2867

Esta nebulosa planetaria, NGC 2867, tiene en su corazón un remanente estelar con propiedades Wolf-Rayet. Aunque esto no podría haberse originado a partir de un ancestro de Wolf-Rayet, es posible que algunas combinaciones de enana blanca/nebulosa planetaria sí lo hagan.

Crédito: NASA/Hubble y Judy Schmidt/flickr

De hecho, otras estrellas Wolf-Rayet colapsarán, pero directamente: en un agujero negro sin una supernova que las acompañe.

colapso directo observado directamente

Las fotos visibles/cercanas al IR del Hubble muestran una estrella masiva, aproximadamente 25 veces la masa del Sol, que desapareció de la existencia, sin supernova u otra explicación. El colapso directo es la única explicación razonable posible, y es una forma conocida, además de las fusiones de supernovas o estrellas de neutrones, de formar un agujero negro por primera vez.

Crédito: NASA/ESA/C. Kochanek (OSU)

WR 124 no ha terminado de perder masa ni de evolucionar.

WR 124 infrarrojo medio Wolf-Rayet JWST

Esta vista en el infrarrojo medio de la estrella WR 124 y el material que la rodea muestra la abundante producción de gas y polvo del material expulsado. Aunque la estrella central todavía tiene 30 masas solares de material, la nebulosa rica en hidrógeno que la rodea ya tiene más de 10 masas solares, y aún se está exprimiendo más material de la estrella Wolf-Rayet central.

Crédito: Equipo de producción de NASA, ESA, CSA, STScI, Webb ERO

Con el colapso directo y la pérdida extrema de masa aún posibles, es posible que WR 124 nunca se convierta en una supernova.

Espectro SN 2019hgp

Una supernova observada en 2019, SN 2019hgp, fue un tipo inusual de supernova: la primera de su tipo jamás vista. Es la única supernova que se ha relacionado con haberse originado a partir de un ancestro Wolf-Rayet, a pesar de que solo en nuestra Vía Láctea hay unas 500 estrellas Wolf-Rayet conocidas. Aún no se ha establecido el porcentaje de estrellas Wolf-Rayet que se convierten o no en supernova, lo que genera dudas sobre el destino final de WR 124.

Crédito: SDSS (principal), A. Gal-Yam et al., Nature, 2022 (recuadro)

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