Los astrónomos descubren el tercer tipo de supernova | Astronomía

Un equipo internacional de astrónomos ha descubierto la primera evidencia convincente de una supernova capturadora de electrones, que se cree que proviene de explosiones de estrellas gigantes superasintóticas masivas.

Imagen compuesta de Las Cumbres / Hubble de la supernova de captura de electrones SN 2018zd (el gran punto blanco a la derecha) y la galaxia estelar NGC 2146 (a la izquierda). Crédito de la imagen: NASA / ESA / Hubble / STScI / J. DePasquale, Observatorio Las Cumbres.

“Una de las principales preguntas en astronomía es comparar cómo cambian las estrellas y cómo mueren. Todavía faltan muchos vínculos, por lo que es muy emocionante ”, dijo el profesor Stefano Valenti, astrónomo del Departamento de Física de la Universidad de California en Davis.

Históricamente, ha habido dos tipos principales de supernovas: supernovas termonucleares y supernovas de núcleo de hierro.

A supernova termonuclear es la explosión de una estrella enana blanca después de ganar materia en un sistema estelar binario. Estas enanas blancas son los núcleos densos que quedan después de que una estrella de baja masa, hasta aproximadamente 8 veces la masa del Sol, llega al final de su vida.

En un supernova de núcleo de hierro, una estrella masiva – una masa de más de aproximadamente 10 veces la masa del Sol – carece de combustible nuclear y ve su núcleo de hierro colapsar, creando un agujero negro o una estrella de neutrones.

Primero predicho en 1980 por el astrónomo de la Universidad de Tokio, el Dr. Ken’ichi Nomoto, las supernovas capturadoras de electrones se encuentran en la frontera entre estos dos tipos de supernovas.

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“Si bien la gravedad todavía está tratando de aplastar una estrella, lo que evita que la mayoría de las estrellas colapsen es la fusión en curso o, en los núcleos donde la fusión se ha detenido, el hecho de que no se pueden envolver los átomos con más fuerza”, explicaron los astrónomos.

“En una supernova capturadora de electrones, algunos de los electrones en el núcleo de oxígeno-neón-magnesio son aplastados en sus núcleos atómicos en un proceso llamado captura de electrones”.

“Esta supresión de electrones hace que el núcleo de la estrella se deforme bajo su propio peso y colapse, dando como resultado una supernova capturadora de electrones”.

En el nuevo estudio, los investigadores se centraron en un evento de supernova llamado SN 2018zd, que fue detectado el 2 de marzo de 2018.

Descubrieron que esta explosión estelar tenía muchas características inusuales, algunas de las cuales se observaron por primera vez en una supernova.

Ayudó que SN 2018zd estuviera relativamente cerca, a solo 31 millones de años luz de distancia, de las afueras de NGC 2146, una galaxia espiral barrada en la constelación de Camelopardalis.

Esto permitió al equipo examinar imágenes de archivo tomadas antes de la explosión por el Telescopio Espacial Hubble de la NASA / ESA y detectar la probable estrella progenitora antes de que explotara.

Los avistamientos fueron consistentes con otro recientemente identificado estrella de rama gigante súper asintótica (SAGB) en la Vía Láctea, pero incompatible con los modelos de supergigantes rojas, los progenitores de las supernovas normales de núcleo de hierro.

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Los científicos observaron todos los datos publicados sobre supernovas y descubrieron que, si bien algunos tenían algunos de los indicadores predichos de supernovas de captura de electrones, solo SN 2018zd tenía los seis: un progenitor aparente de SAGB, una fuerte pérdida de masa antes de la supernova, una inusual estrella. composición química, explosión débil, poca radiactividad y un núcleo rico en neutrones.

“Empezamos preguntando ‘¿qué diablos es esto?’ Luego, analizamos todos los aspectos de SN 2018zd y nos dimos cuenta de que cada uno de ellos se puede explicar en el escenario de captura de electrones ”, dijo Daichi Hiramatsu, estudiante de posgrado en el Departamento de Física de la Universidad de California, Santa Bárbara y el Observatorio Las Cumbres. .

Impresión artística de una rama de una estrella gigante súper asintótica (izquierda) y su núcleo (derecha) compuesto de oxígeno (O), neón (Ne) y magnesio (Mg);  una estrella de rama gigante superasintótica es el estado final de las estrellas en un rango de masa de aproximadamente 8 a 10 masas solares, cuyo núcleo es la presión sostenida por los electrones (e-);  cuando el núcleo se vuelve lo suficientemente denso, el neón y el magnesio comienzan a consumir electrones (reacciones de captura de electrones), reduciendo la presión del núcleo e induciendo una explosión de supernova al colapsar el núcleo.  Crédito de la imagen: S. Wilkinson, Observatorio Las Cumbres.

Impresión artística de una rama de una estrella gigante súper asintótica (izquierda) y su núcleo (derecha) compuesto de oxígeno (O), neón (Ne) y magnesio (Mg); una estrella de rama gigante superasintótica es el estado final de las estrellas en un rango de masa de aproximadamente 8 a 10 masas solares, cuyo núcleo es la presión sostenida por los electrones (e-); cuando el núcleo se vuelve lo suficientemente denso, el neón y el magnesio comienzan a consumir electrones (reacciones de captura de electrones), reduciendo la presión del núcleo e induciendo una explosión de supernova al colapsar el núcleo. Crédito de la imagen: S. Wilkinson, Observatorio Las Cumbres.

El descubrimiento también arroja luz sobre algunos de los misterios de SN 1054, la famosa supernova que ocurrió en la Vía Láctea en 1054 CE.

Según los registros chinos, la explosión fue tan brillante que se pudo observar durante el día durante 23 días y durante la noche durante casi dos años. El resto resultante – el Nebulosa del Cangrejo – ha sido estudiado en detalle.

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SN 1054 era anteriormente el mejor candidato para una supernova de captura de electrones, pero eso era incierto en parte porque la explosión ocurrió hace casi mil años.

El nuevo resultado aumenta la confianza en que el evento fue una supernova capturadora de electrones.

“Estoy muy feliz de que finalmente se haya descubierto la supernova capturadora de electrones, que mis colegas y yo predijimos que existía y tenía una conexión con la Nebulosa del Cangrejo hace 40 años”, dijo el Dr. Nomoto.

“Es un caso maravilloso de combinar observaciones y teoría. “

Los equipos papel fue publicado en la revista Astronomía de la naturaleza.

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D. Hiramatsu et al. El origen de la captura de electrones de la supernova 2018zd. Nat Astron, publicado en línea el 28 de junio de 2021; doi: 10.1038 / s41550-021-01384-2

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