Una hipernova revelada por la estrella que se alza de sus cenizas

Título del artículo original: Zero-metallicity Hypernova Uncovered by an Ultra-metal-poor Star in the Sculptor Dwarf Spheroidal Galaxy

Autores: Ása Skúladóttir, Stefania Salvadori, Anish M. Amarsi, Eline Tolstoy, Michael J. Irwin, Vanessa Hill, Pascale Jablonka, Giuseppina Battaglia, Else Starkenburg, Davide Massari, Amina Helmi, Lorenzo Posti

Institución del primer autor:  Dipartimento di Fisica e Astronomia, Universitá degli Studi di Firenze, Via G. Sansone 1, I-50019 Sesto Fiorentino, Italy

Estado de la publicación: Publicado en Astrophysical Journal Letters, acceso abierto en Arxiv]

Astrobite original: A Unique Hypernova Revealed by a Star Rising from its Ashes por Sumeet Kulkarni

Crédito de la imagen de portada: NASA, ESA, and G. Bacon (STScI)

Carl Sagan dijo una vez: “Todos estamos hechos de estrellas”. Incluso las estrellas están hechas de material estelar, en un ciclo de reciclaje sin fin de gas y el polvo que dejan las generaciones anteriores de estrellas. Una nueva observación nos permite retroceder el tiempo y estudiar las primeras etapas de este ciclo.

Poco después del estallido del Big Bang nuestro Universo estaba formado casi en su totalidad por hidrógeno y helio, elementos de los cuales nacieron las primeras estrellas. Te habrás fijado que en astrofísica siempre se menciona al hidrógeno y helio, pero pocas veces se mencionan otros elementos. Esto se debe a que en astrofísica, cualquier elemento aparte de estos es un metal; por lo que no solo estamos hechos de estrellas, ¡somos casi completamente metálicos!

Los metales astronómicos ligeros como el carbono se forjan en los núcleos de estrellas masivas a través de la fusión nuclear en un proceso denominado nucleosíntesis, mientras que los más pesados ​​que el hierro pueden formarse en supernovas: explosiones gigantes que ocurren al final de la vida de estrellas masivas. Las supernovas dejan gas y polvo, de los cuales surgen nuevas estrellas cual ave Fénix de las cenizas (pero cenizas enriquecidas con metales). La nueva generación de estrellas tras una supernova contienen una mayor metalicidad, que es el parámetro con el que se mide la abundancia de metales en comparación con el hidrógeno y helio.

Basándose en la metalicidad se pueden clasificar las estrellas en dos poblaciones: las generaciones más nuevas como nuestro propio Sol que tienen altas metalicidades; y las generaciones anteriores que son pobres en metales. Te puedes imaginar que mirar hacia atrás en el tiempo, a cuando el universo todavía estaba en pañales, revelaría una tercera población de estrellas, compuesta solo de hidrógeno y helio y desprovista de metales. Sin embargo, esta supuesta generación de estrellas sin metales nunca ha sido observada directamente, pero por primera vez, puede que hayamos visto a su descendencia.

Una nueva estrella poco metálica pero con propiedades inusuales

Utilizando observaciones del Very Large Telescope (VLT), el equipo de investigación del artículo de hoy descubrieron una nueva estrella inusual, llamada AS0039, en la galaxia enana Sculptor. Esta estrella es ultra pobre en metales, su metalicidad es la más baja encontrada en estrellas fuera de nuestra propia galaxia. Este tipo de estrellas con muy poca metalicidad se dividen normalmente en dos grupos:

• Estrellas mejoradas con carbono: nacen de supernovas individuales que no producen muchos elementos pesados, como el hierro o magnesio, ​​en comparación con elementos ligeros como el carbono. Por lo que tienen más abundancia de elementos como carbono que otros metales más pesados.

• Estrellas de carbono normal: nacen de un entorno gaseoso que surge como mezcla de varias supernovas, por lo que estas estrellas tienen abundancias más equivalentes de carbono y otros elementos metálicos más pesados ​​que se producen en las supernovas.

Sin embargo, AS0039 es única en comparación con estos dos tipos de estrellas ya que tiene una baja abundancia de carbono, y proporciones desiguales de otros elementos más pesados, como vemos en la figura 1. Esto parecer ser un nuevo tipo de estrella pobre en metales.

Y entonces, ¿cómo se formó AS0039?

En el artículo se estudia la abundancia relativa de varios elementos en AS0039, con las abundancias que se encuentran en los gases que quedan tras las explosiones de supernovas (Figura 2). Este análisis muestra que AS0039 no se formó a partir de una supernova solitaria y débil ni tampoco de una mezcla de gases dejados por múltiples supernovas. En cambio, las abundancias encontradas coinciden estrechamente con una explosión más infernal que una supernova: una rara Hypernova (ver figura 2).

Se estima que esta hypernova provenía de una estrella con aproximadamente 21 veces la masa del Sol, y con dada la composición de metales extremadamente pobre de AS0039 es probable que esta estrella progenitora de hypernova tuviera una metalicidad cero y, por lo tanto, perteneciera a la primera generación de estrellas.

Detectar este tipo de estrellas en las primeras etapas del universo es uno de los objetivo más importante de los telescopios y estudios que van a llevar a cabo en el futuro cercano, con misiones como la del telescopio espacial James Webb. Con el hallazgo de AS0039 y las pruebas que nos da sobre esa posible población III de estrellas primordiales, estamos cada vez más cerca de encontrar las primeras fichas de dominó que cayeron en el dominó de la evolución estelar.

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