Azules y rojas: dos poblaciones de supernovas 1a

• Título: Red vs Blue: Early observations of thermonuclear supernovae reveal two distinct populations?
• Autores: Maximilian Stritzinger, Benjamin Shappee, Anthony Piro, Christopher Ashall, E. Baron, Peter Hoeflich, Simon Holmbo, Thomas W.-S. Holoien, M. Phillips, C. Burns, Carlos Contreras, Nidia Morrell, Michael A. Tucker
• Institución del primer autor: Department of Physics and Astronomy, Aarhus University, Aarhus, Denmark
• Estado: Enviado al Astrophysical Journal [acceso abierto]
• Astrobite original: Seeing Red (and Blue): Two Sub-Populations of Type Ia Supernovae?, por Daniel Berke.

Las supernovas tipo 1a son poderosas explosiones producidas por la fusión nuclear descontrolada en los remanentes estelares conocidos como “enanas blancas“. Estas explosiones son tan violentas que destruyen a la estrella completamente.  Las supernovas son una parte importante de la astronomía porque nos ayudan a estimar la distancia a galaxias lejanas. (De hecho, las observaciones de las supernovas tipo 1a llevaron a que el descubrimiento de la expansión acelerada del Universo ganara el premio Nobel de física en 2011.)

Las supernovas tipo 1a son muy útiles porque las podemos usar como “candelas estándar”—objetos cuya luminosidad intrínseca podemos estimar basados en varias propiedades, como por ejemplo cuánto tiempo les lleva apagarse después de la explosión. Una vez que conocemos su luminosidad (cuánta luz realmente emiten), podemos calcular su distancia a través de mediciones de su brillo (cuánta luz recibimos aquí en la Tierra) y sabiendo que el brillo decrece como la inversa de la distancia al cuadrado. Esta estimación debe hacerse con cuidado: pensamos que las supernovas tipo 1a ocurren gracias a dos posibles mecanismos, por lo que para utilizarlas para medir distancias, los astrónomos deben hacer ciertas correcciones.

Figura 1: Este gráfico muestra las curvas de luz de las 13 supernovas examinadas en el trabajo (N. del T.: magnitud como función del tiempo desde la explosión, en días). Los colores rojo y azul se atribuyen a las poblaciones “Roja” y “Azul” respectivamente y muestran cómo las curvas de luz divergen luego de los primeros cuatro 4 días a partir de la explosión. Todas las curvas de luz han sido normalizadas para corregir el enrojecimiento por polvo y por la expansión del Universo. (Figura 2 del trabajo.)

El trabajo de hoy presenta un nuevo factor a considerar en este tipo de análisis. Los autores estudian trece supernovas que fueron descubiertas muy pronto luego de su explosión (dentro de un período de un par de días, lo cual es más temprano de lo usual). Los autores compararon las curvas de luz de las supernovas luego de normalizarlas por el enrojecimiento causado por polvo a lo largo de la línea visual y por el efecto de dilución temporal causado por la expansión del Universo. Como resultado, encontraron lo que parece ser dos poblaciones diferentes. Basándose en sus colores (en el sentido astronómico de medir la diferencia de brillo de la luz a través de dos filtros estándares), las poblaciones fueron categorizadas como “Roja” y “Azul”. Interesantemente, luego de cinco días, las curvas de luz de las dos poblaciones se vuelven en su mayoría indistinguibles. La diferencia sólo fue observada en el período previo (ver Figura 1).

Los autores presentan cuatro posibles explicaciones para la existencia de estas dos poblaciones: la interacción con una estrella compañera, la presencia de níquel radiactivo en las capas exteriores de la estrella*, interacciones con el medio circumestelar (gas y polvo que rodean la estrella) y sencillas diferencias entre los progenitores de las supernovas en lo que se refiere a su composición u opacidad. Aún así, los autores explican que ninguna de estas opciones puede describir completamente toda la evidencia observacional de la que disponen, de manera que queda mucho más que aprender acerca de estas explosiones.

Figura 2: Supernova SN 2011fe en Messier 101 (líneas verdes). Ésta es una de las supernovas examinadas en el trabajo. (Imagen por el autor del post original.) 

Parte del problema es que la muestra de objetos es pequeña. Aunque se conocen cientos de supernovas tipo 1a, la mayoría no se observan suficientemente temprano como para determinar si pertenecen a la clase “Roja” o a la “Azul”.  Esta situación sólo puede ser remediada obteniendo más datos en el futuro, a medida que las campañas de monitoreo del cielo se vuelven más automatizadas y más sensibles.

*Hay que decir que mucha de la luz emitida en las etapas más tardías de una supernova proviene del decaimiento radiactivo de níquel-56 (también hierro-56 y cobalto-56) creado durante la explosión. Sin embargo, el níquel-56 habría sido creado a partir del material en las capas más profundas de la enana blanca. La explicación propuesta involucra níquel-56 presente en las capas exteriores aún al comienzo de la explosión, quizás debido a que pudo llegar a la superficie a través de procesos de mezclado, o porque fue creado por una fusión de dos enanas blancas que colisionaron y explotaron.

Crédito imagen de portada: NASA/ESA/JHU/R.Sankrit & W.Blair