Los astrónomos han estudiado intensamente una estrella zombi que acecha en el corazón de los restos de una supernova. Tal explosión cósmica debería haber destruido esta estrella enana blanca no muerta, pero en lugar de ello, marcó su tumba celeste con una «flor» creada a partir de escombros.
Ahora, los astrónomos han convertido el acontecimiento en una película en 3D.
La humanidad tuvo conocimiento por primera vez de la agonía de esta estrella en 1181, cuando una nueva estrella, o «estrella invitada», apareció en la constelación de Casiopea durante seis meses antes de desvanecerse. Esto convirtió a la supernova, ahora designada SN 1181, en una de las pocas supernovas observadas antes de la invención del telescopio. En 2021, la astrónoma aficionada Dana Patchick rastreó SN 1181 hasta su ubicación en la nebulosa Pa 30, situada en el interior de la Vía Láctea, y determinó que la supernova estalló hace unos 1.000 años (unos 200 años antes de que nuestros antepasados la detectaran y documentaran).
Una ilustración muestra una enana blanca que comienza a entrar en erupción al alimentarse de una estrella compañera. (Crédito de la imagen: Robert Lea (creado con Canva))
Y recientemente, un equipo dirigido por Tim Cunningham, del Centro de Astrofísica de Harvard y Smithsonian, e Ilaria Caiazzo, profesora adjunta del Instituto de Ciencia y Tecnología de Austria (ISTA), ha realizado un estudio detallado de los restos de SN 1181.
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«Nuestra primera caracterización detallada en 3D de la velocidad y la estructura espacial de un remanente de supernova nos dice mucho sobre un evento cósmico único que nuestros antepasados observaron hace siglos», dijo Caiazzo en un comunicado. «Pero también plantea nuevas preguntas y establece nuevos retos que los astrónomos deberán abordar a continuación».
Claramente, SN 1181 no es una supernova típica, razón por la cual ha fascinado a astrónomos como Cunningham y Caiazzo. Y es que las enanas blancas como esta estrella zombi no deberían haber sobrevivido al espectáculo de horror cósmico que las vio nacer.
Cuando una estrella regresa explosivamente de entre los muertos
SN 1181 forma parte de una subclase de supernovas llamadas «supernovas de tipo Ia». Este tipo de supernovas suelen ser tan uniformes que los astrónomos se refieren a ellas como candelas estándar porque es posible utilizarlas a la hora de medir distancias celestes. Para que quede claro, no se trata del tipo de supernovas que marcan la muerte de una estrella cuando ésta se queda sin el combustible necesario para la fusión nuclear y colapsa bajo la influencia de su propia gravedad (dejando un agujero negro o una estrella de neutrones a su paso).
En cambio, las supernovas de tipo Ia comienzan con una estrella muerta, que se alimenta vorazmente de una compañera estelar. Estos engendros cósmicos son enanas blancas, el tipo de cadáver estelar que también dejará el Sol cuando muera dentro de unos 6.000 millones de años. Sin embargo, la fase de enana blanca del sol marcará su apacible descanso como brasa cósmica que se enfría y se desvanece; otras enanas blancas quizá no vean tanta tranquilidad.
Como en una película de terror de la Hammer protagonizada por Christopher Lee, siempre es algún desafortunado espectador el que saca la estaca del pecho de Drácula antes de convertirse en comida. Son los compañeros de las estrellas muertas que se acercan demasiado.
Esto se debe a que cuando estas futuras «estrellas donantes» se hinchan en sus fases de gigante roja (que acabarán convirtiéndose ellas mismas en enanas blancas), llenan su sección del sistema más allá de un límite con forma de figura de ocho, llamado «lóbulo de Roche». Esto da lugar a un «desbordamiento del lóbulo de Roche», en el que la materia fluye desde esta estrella donante hacia la enana blanca, provocando que ésta vuelva a la vida.
Sin embargo, esta situación no puede continuar para siempre. Al igual que el Drácula de Lee, estas enanas blancas acaban siendo demasiado codiciosas.
Un diagrama muestra cómo una estrella se hincha para llenar su lóbulo de Roche y alimentar de material a una estrella compañera. (Crédito de la imagen: winburne University of Technology)A medida que la enana blanca se alimenta de su compañera cósmica, el material que desprende no puede caer directamente en la estrella muerta porque el material aún tiene momento angular. Esto significa que el material forma una nube aplanada arremolinada, llamada disco de acreción, alrededor de la enana blanca que la alimenta gradualmente. Sin embargo, a pesar de una entrega ralentizada, esta materia estelar robada sigue amontonándose en la superficie de la enana blanca, provocando su inestabilidad.
La situación termina con una explosión termonuclear que destruye por completo la enana blanca. Pero esta historia de horror cósmico no siempre tiene un final tan limpio; a veces, hay una secuela en ciernes. Esto se debe a que, en muy raras ocasiones, la estrella enana blanca no se destruye por completo en la supernova. En lugar de eso, vive como un resto destrozado, o «estrella zombi».
Estos casos se denominan «supernovas de tipo Iax» y los astrónomos creen que podrían representar tan sólo el 5% de las supernovas de tipo Ia. Como habrás adivinado, SN 1181 es un ejemplo de supernova de Tipo Iax.
Imagen de SN 1181 vista por los telescopios espaciales Chandra y XMM-Newton de la NASA. (Crédito de la imagen: NASA, ESA, USAF, NSF; Procesamiento: G. Ferrand (U. Manitoba), J. English (U. Manitoba), R. A. Fesen (Dartmouth), C. Treyturik (U. Manitoba); Texto: G. Ferrand & J. English)
La supernova de tipo Iax en la nebulosa Pa 30 ha dejado a esta estrella zombi como uno de los cuerpos estelares más calientes de la Vía Láctea, con una temperatura superficial estimada de unos 360.000 grados Fahrenheit (200.000 grados Celsius). A modo de comparación, el Sol tiene una temperatura superficial de unos 10.000 grados Fahrenheit (5.500 grados Celsius).
Además, esta estrella zombi arremete violentamente contra el resto de su nebulosa natal con vientos estelares que alcanzan velocidades de 36 millones de millas por hora. Es decir, unas 45.000 veces más rápido que la velocidad del sonido medida aquí en la Tierra, o 25.000 veces más rápido que la velocidad máxima de un caza Lockheed Martin F-16 (claramente, esta estrella no-muerta no es uno de esos zombis lentos tradicionales, como los que se ven vagando a lo largo de una película de George Romero).
Su naturaleza tan violenta hace de esta enana blanca destrozada una candidata ideal para el estudio de estas raras supernovas, y eso es exactamente lo que Cunningham, Caiazz y sus colegas se propusieron hacer.
La belleza surge del horror
Para llevar a cabo esta investigación, el equipo recurrió a los datos recogidos por el Keck Cosmic Web Imager (KCWI). Se trata de un espectrógrafo situado a 4.000 metros sobre el nivel del mar, cerca de la cima del volcán Mauna Kea, el pico más alto de Hawái, en el Observatorio W. M. Keck.
KCWI es capaz de detectar las fuentes de luz más débiles del universo que emanan de la «red cósmica», la mayor estructura del cosmos en la que la materia utiliza una «calzada» para llegar agrupada, formando galaxias y cúmulos de galaxias.
La sensibilidad de este instrumento, que puede recoger un espectro de luz de cada píxel que crea, permitió al equipo construir un modelo en 3D de SN 1181 y visualizar el movimiento de sus restos. Esto permitió al equipo construir una «película» de los restos de esta supernova. En estudios anteriores, SN 1181 había aparecido como un «espectáculo de fuegos artificiales» estático.
El resultado fue una imagen asombrosa y dinámica que se asemeja a los pétalos emergentes de un diente de león cósmico creado por filamentos de materia que salen a velocidades increíbles. Increíblemente, sin embargo, el equipo también descubrió que estos filamentos no se han ralentizado desde la explosión que los lanzó.
«El material expulsado no se ha ralentizado, ni acelerado, desde la explosión», dijo Cunningham en un comunicado. «Así, a partir de las velocidades medidas, mirar hacia atrás en el tiempo nos permitió situar la explosión casi exactamente en el año 1181».
A pesar de lo increíble de estos resultados, no es probable que el estudio de SN 1181 llegue a su fin todavía. El modelado en 3D ha dejado algunas preguntas que aún necesitan respuesta. Por ejemplo, el equipo descubrió que, más allá de los filamentos en forma de diente de león y su expansión balística, la forma general de la supernova no era la esperada.
Cunningham, Caiazzo y sus colegas demostraron que el material arrojado por la supernova, y sellado dentro de los filamentos, es extrañamente asimétrico. Es probable que esta geometría desequilibrada se deba a la propia explosión original, lo que sugiere que se produjo de forma asimétrica. Además, al igual que la metralla, los filamentos parecen tener un borde interior afilado, lo que revela un vacío interior que rodea a la estrella zombi.
La fascinación de los científicos por SN 1181 y su ocupante no muerto parece que continuará en el futuro.
La investigación del equipo se publicó el jueves 24 de octubre en The Astrophysical Journal Letters.
