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Dos tipos de supernovas por el precio de una

Empecemos por lo primero

¿Sabes que es una supernova? Sea cual sea tu respuesta no te preocupes, aquí va un pequeño resumen para que recuerdes/aprendas lo necesario para seguir el artículo de hoy.

Figura 1: Diagrama de clasificación de supernovas. (Crédito: Clasificando Supernovas)

Las supernovas son estrellas muy masivas que al final de su vida explotan, algo que solo ocurren un par de veces por siglo en una galaxia cualquiera, y alcanzan un brillo tan grande como el de toda una galaxia. Si están suficientemente cerca pueden observarse a simple vista, como por ejemplo sucedió con la supernova de 1054, observada por astrónomos chinos, o la supernova de Tycho Brahe en 1572 o la de Kepler en 1604. Al ser un fenómeno tan raro, cuando se detecta una, distintos equipos científicos alrededor del mundo se ponen las pilas y empiezan a trabajar para en conjunto conseguir no solo un mayor tiempo de observación, si no también observar el fenómeno en diferentes longitudes de onda. Algo similar a lo que ocurre cuando de vez en cuando se detecta una fuente de ondas gravitacionales.

Para gustos, las supernovas

Todas explotan al final de sus vidas, pero ahí acaban las similitudes, pues actualmente somos capaces de diferenciar varios tipos de supernova (SNe a partir de ahora, por sus siglas en inglés) basándonos sobre todo en su clasificación espectral. La primera diferencia a destacar es la forma de explotar, tenemos las SNe Ia que se producen por una explosión termonuclear. Y ya, esta clasificación se encuentra un poco solitaria ya que el resto de tipos de SNe explotan tras un colapso nuclear de la estrella. El resto de la clasificación se hace dependiendo de si en el espectro nos encontramos materiales como Silicio, Helio o Hidrógeno. En la Figura 1 puedes ver un diagrama-resumen, y si te interesa este tema te recomiendo echar un vistazo a este astrobito donde te explicamos más en detalle cada tipo de SNe.

Supernovas Ic, nuestro centro de atención

Las estrellas con más de 8 veces la masa del Sol suelen acabar sus vidas con explosiones de colapso nuclear. Entre estas, se encuentras las SNe Ic, que son explosiones de estrellas que han perdido sus capas de hidrógeno y helio. La SNe está alimentada por el decaimiento radioactivo del isótopo del niquel, 56Ni.

Figura 2: Imágenes de SN2019stc tomadas en el infrarrojo. A la izquierda una imagen 22 días después de momento de máximo brillo, tomada con el telescopio de 1.2 metros del observatorio Observatorio Fred Lawrence Whipple, aquí la SN se localiza justo en el centro de la cruz amarilla, y toda la luz que se ve le pertenece, ya que al ser un telescopio pequeño la galaxia anfitriona no es visible. En la derecha imagen tras 340 días tomada con el telescopio de 6.5 metros en el observatorio del MMT, aquí la SN ya no es observable, pero dado el tamaño del telescopio si podemos ver tanto la galaxia anfitriona como sus vecinas que no eran visibles con un telescopio más pequeño. (Crédito: Figura 1 del artículo)

Un tipo más extraño de explosión de colapso son las Supernovas Super-Luminosas (SLSNe, por sus siglas en inglés), que se forman a partir de estrellas con una masa mayor que 25 veces la del Sol. Si normalmente una SN puede llegar a brillar tanto o más que su galaxia, las SLSNe son 100 veces más luminosas que el resto, de ahí su nombre. Impresionante las mentes que se les ocurren nombres tan buenos para las cosas de ciencia, ¿verdad?

El caso en el que nos centraremos hoy es el objeto SN2019stc, que se detectó por primera vez el 30 de Septiembre de 2019 por el Zwicky Transient Facility, un proyecto que busca fenómenos astronómicos que duran poco, como es la explosión de una SN. A partir de ese momento el equipo autor de este artículo siguió observando la SN con hasta 3 telescopios diferentes, hasta su última observación 339 días después del máximo brillo. En la figura 2 podemos ver dos imágenes de esta SN.

Doble pico, doble diversión

¿Te ha decepcionado que las imágenes de SN sean básicamente una pequeña mancha brillante? Espérate, ahora empieza lo bueno.

Si nos fijamos en la Figura 1 vemos como un telescopio pequeño que no es capaz de detectar el brillo de TODA una galaxia, si puede detectar el brillo de la explosión de la SN. Y es que, aunque las explosiones suelen ser muy brillantes, ¡¡¡en este caso particular la explosión llegó a brillar más que mil millones de estrellas como nuestro Sol y hasta 20 veces más que su galaxia anfitriona!!! Indudablemente, una explosión de estas características se clasificó como una SNeSL, aunque tras el análisis de su espectro fue reclasificada como tipo SNe Ic ya que tenía todos los elementos espectrales de este tipo de SN.

Al igual que el resto de SN, la curva de luz que observamos alcanza un máximo de brillo y luego va disminuyendo con el tiempo. Sin embargo, varias semanas después del máximo brillo la curva de luz comenzó a subir de nuevo como vemos en la figura 3, ¿acaso había una nueva explosión haciendo brillar de nuevo la estrella?

Figura 3: Curva de luz de SN2019stc. En la gráfica vemos la magnitud aparente, que es una medida del brillo, frente a la fecha Juliana. En la izquierda se marca la magnitud absoluta de la explosión. Vemos como unos 80 días después del primer pico, el brillo vuelve a aumentar en lugar de seguir descendiendo. Los símbolos representan los datos de diferentes telescopios, y los colores son los filtros usados. (Crédito: figura 2 del artículo)

Si bien es cierto que no es la primera vez que se observa este doble pico tras la explosión de una SN, si que tiene características especiales. Lo primero que llama la atención al compararlo con otras curvas de luz, ver figura 4, es la separación y amplitud de los dos picos. Otras curvas de luz ondulantes tienen picos más pronunciados, con una anchura de unos pocos días, mientras que el primer pico de SN2019stc abarca algo más de 20-30 días y el segundo entre 10-20 días. El máximo de ambos picos está separado por 80 días, y en la figura 4 vemos como en ese intervalo de tiempo la curva de luz deiPTF15esb hasta 3 pequeños picos.

Por último la velocidad con la que disminuye la curva de luz es más rápido que lo esperado para una SNe Ic, en la figura 4 vemos otras curvas de luz de tipo Ic con un ritmo de disminución más lento tanto en el primer como segundo pico de SN2019stc.

Figura 4: Comparación de la curva de luz de SN2019stc con otras SN. Vemos representado la magnitud absoluta, que es el brillo real que tiene la explosión, frente a la fase, que es el nº de días que pasan desde que se alcanza el máximo brillo. (Crédito: figura 4 del artículo)

¿Elemental mi querido Watson?

Resumiendo: tenemos una explosión de SN 1000 millones más brillante que nuestro Sol, lo cual indicaría que es una SNeSL. Pero al analizar el espectro encuentran que es idéntico a las SNe Ic, aunque la curva de luz es diferente a otras SN similares. Con todo esto en cuenta se piensa que piensa que la estrella se encuentra en un territorio inexplorado entre las SNe Ic y las SNeSL, haciendo de puente entre ambos tipos. Pero, ¿y el segundo pico?

Los modelos que usualmente explican las formas de las curvas de luz de las SN, el decaimiento radioactivo o un magnetar, solo valen en los casos en los que tenemos un solo pico, por lo que no es suficiente.

Aún existe una posibilidad, un curioso escenario que podría explicar el segundo pico. ¿Y si tras la explosión la onda expansiva se encontrase con una gran cantidad de materia que se encontraba en los alrededores de la estrella? Tras el análisis de todos los datos y ajustar diferentes modelos, el quipo de investigación concluye que muy probablemente la estrella expulsó material de sus capas externas unos dos años antes de la explosión, luego la onda expansiva se encontró con dicho material a una distancia de 400 veces la distancia entre la Tierra y el Sol y ¡BUMM!. Segundo pico.

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