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Parece increíble, pero cada 50 años más o menos, una estrella masiva de nuestra galaxia se deshace en una explosión de Supernova. Las Supernovas son uno de los eventos estelares más violentos del Universo, y la fuerza de la explosión genera un destello de radiación cegadora, así como las ondas de choque que siguen a los estampidos sónicos.
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| Chandra |
Una Supernova es la muerte explosiva de una estrella, causada por el inicio repentino de la quema nuclear en una estrella enana blanca (tipo Ia), o el colapso gravitatorio del núcleo de la estrella masiva seguido de una onda de choque que perturba la estrella.
Originariamente, las Supernovas se clasificaban en función de sus propiedades ópticas. Las Supernovas tipo II muestran la evidencia de hidrógeno en expansión de los desechos expulsados por la explosión, las de tipo Ia no. Actualmente se clasifican en términos de los tipos de estrella que dan lugar a las Supernovas. Una explosión tipo II, así como las de tipo Ib y tipo Ic, se producen por el colapso catastrófico del núcleo de una estrella masiva. En cambio, las de tipo Ia se producen por una explosión termonuclear repentina que desintegra una estrella enana blanca. En fin, una enana blanca es una estrella que ha agotado la mayor parte o la totalidad de su combustible nuclear y se ha colapsado a un tamaño muy pequeño, se entiende que está cerca de su etapa final de la vida.
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| Chandra |
Las Supernovas tipo II son producidas por estrellas masivas y ocurren en regiones con muchas estrellas jóvenes y brillantes, como los brazos espirales de las galaxias. Aparentemente no ocurren en galaxias elípticas, que están dominadas por estrellas viejas de masa baja. Algunas Supernovas tipo I muestran muchas de las características de las de tipo II. Estas Supernovas, denominadas tipo Ib y Ic, aparentemente difieren del tipo II porque perdieron su envoltura externa de hidrógeno antes dela explosión. La envoltura de hidrógeno podría haberse perdido por una salida vigorosa de materia antes de la explosión, o porque fue arrancada por una estrella compañera.
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Supernovas de colapso Nuclear:
En las Supernovas tipo II, Ib y Ic, el núcleo se colapsa cuando la fuente de energía nuclear en el centro de una estrella se agota. En menos de un segundo se forma una estrella de neutrones (o un agujero negro si la estrella es extremadamente masiva). La formación de una estrella de neutrones libera una enorme cantidad de energía en forma de neutrinos y calor, lo que invierte la implosión. Todas menos la estrella de neutrones central son arrastradas a velocidades superiores a los 50 millones de kilómetros por hora cuando una onda de choque termonuclear atraviesa los restos estelares en expansión, fusionando elementos más ligeros en elementos más pesados y produciendo un estallido visual brillante que puede ser tan intenso como la luz de varios miles de millones de soles.
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Supernovas Termonucleares:
Las Supernovas tipo Ia, por el contrario, se observan en todo tipo de galaxias y son producidas por estrellas enanas blancas, el remanente condensado de lo que solían ser estrellas similares al Sol. Una estrella enana blanca, una bola densa compuesta por átomos de carbono y oxígeno, es la más estable de las estrellas, siempre y cuando su masa permanezca por debajo del llamado límite de 1,4 masas solares. Sin embargo, si la acreción de materia de una estrella compañera o la fusión con otra enana blanca empuja a una estrella enana blanca sobre el límite de 1,4 masas solares, la temperatura en el núcleo se la enana blanca aumentará, desencadenando reacciones explosivas de fusión nuclear. Con la consecuente liberación de enormes cantidades de energía. La estrella explota en menos de diez segundos, sin dejar restos. La nube expansiva de eyección brilla intensamente durante muchas semanas a medida que el níquel radiactivo producido por la explosión se descompone en cobalto y luego en hierro.
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Debido a que todas las Supernovas tipo Ia ocurren en una estrella que tiene una masa de alrededor 1,4 masas solares, producen aproximadamente la misma cantidad de luz. Esta propiedad los hace extremadamente útiles como un indicador de distancia: si una Supernova tipo Ia es más tenue que otra, debe estar más alejada en una cantidad que pueda calcularse. Este tipo de Supernova se utiliza para determinar la tasa de expansión del Universo, y lo que es asombroso, es que los resultado muestran que el Universo se esta acelerando. Posiblemente porque el Universo está lleno de una misteriosa sustancia llamada energía oscura, a la que dedicaremos otro día un post.
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| Chandra 2006gy |
Supernovas de intensidad de par:
Hay otro tipo de Supernovas mucho más violentas, y son las que tienen estrellas extremadamente masivas. De acuerdo con la teoría de la evolución estelar, las temperaturas se elevan a varios miles de millones de grados en las regiones centrales de las estrellas con masas entre 140 y 260 soles. A estas temperaturas, el proceso habitual de conversión de masa en emergía (E=mc2) por reacciones nucleares se invierte y la energía se convierte en masa en forma de pares de electrones y antielectrones o positrones. La producción de pares electrón-positrón consume energía del núcleo de la estrella, alterando el equilibrio entre la presión de empuje hacia afuera y el aplastamiento hacia adentro de la gravedad. Esta llamada inestabilidad de pares causa pulsaciones violentas que expulsan una gran fracción de las capas externas de la estrella y eventualmente interrumpen la estrella completamente en una explosión termonuclear. Las Supernovas de inestabilidad de pares, deben de ser las explosiones termonucleares más energéticas del Universo. En las estrellas con masas superiores a 260 soles, las pulsaciones estarían abrumadas por la gravedad y la estrella colapsaría para formar un agujero negro sin una explosión.
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Para estrellas con masas iniciales superiores a 200 soles, las supernovas de inestabilidad de pares producirían una abundancia de níquel radioactivo. La descomposición radiactiva de esta gran masa de níquel en cobalto y otros núcleos alimentaría de energía en los desechos en expansión durante varios meses y crearía una supernova ultrabrillante.
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La supernova más luminosa puede ser la Supernova 2006gy, que puede ser de inestabilidad de pares. La intensa radiación emitida por una supernova dura de varios meses a algunos años antes de desvanecerse. Mientras tanto, la materia en rápida expansión de la explosión finalmente se convierte en gas circunestelar. Esta colisión crea un remanente de supernova, que consiste en gas caliente y partículas de alta energía que brillan durante miles de años.
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El proceso de formar el remanente es algo así como una versión extrema de los estampidos sónicos producidos por el movimiento supersónico de un avión. La expansión de los desechos estelares crea una onda de choque que corre delante de los desechos. Esta onda de choque que se mueve hacia delante produce cambios grandes y repentinos en la presión y la temperatura detrás de la onda de choque. La onda de choque directa también acelera los electrones y otras partículas cargadas a energías extremadamente altas. Los electrones que giran en espiral alrededor del campo magnético detrás de la onda de choque producen radiación en un amplio rango de longitudes de onda.
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Los rayos X son producidos por la onda de choque directa y por una onda de choque inversa que calienta los desechos de la estrella que ha explotado. El choque inverso se forma cuando el gas de alta presión que se encuentra detrás de la onda de choque, se expande hacia delante y empuja hacia atrás los eyectantes estelares.
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Fuente: Chandra
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