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Comienza una nueva era para la supernova 1987A

Hace tres décadas, los astrónomos encontraron una de las estrellas en explosión más brillantes que se hayan descubierto en más de 400 años. Una gigantesca supernova llamada 1987A (SN 1987A) que brilló con la intensidad de 100 millones de soles durante varios meses tras su descubrimiento, el 23 de febrero de 1987.

Desde aquella primera observación, SN 1987A ha seguido fascinando a los astrónomos con su asombroso espectáculo de luces. Esta explosión de supernova, ubicada en la Gran Nube de Magallanes, es la más cercana que se haya observado en cientos de años, y ha sido la mejor oportunidad que han tenido los astrónomos para estudiar el antes, durante y después de la muerte de una estrella.

Para conmemorar el 30 aniversario de SN 1987A, se publicarán nuevas imágenes, videos en cámara rápida, un modelo tridimensional y una animación científica basada en el trabajo dirigido por Salvatore Orlando en el INAF-Observatorio Astronómico de Palermo (Italia). Gracias a la combinación de los datos del telescopio espacial Hubble de la NASA y el Observatorio Chandra de Rayos X, así como del observatorio internacional Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), los astrónomos –y el público– pueden explorar SN 1987A como nunca antes.

El telescopio Hubble ha observado SN 1987A reiteradas veces desde 1990 y ha recabado cientos de imágenes, mientras que el observatorio Chandra comenzó a observar SN 1987A poco tiempo después de su lanzamiento, en 1999. ALMA, un poderoso conjunto de 66 antenas, ha reunido datos milimétricos y submilimétricos de alta resolución sobre SN 1987A desde su inauguración en 2013.

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Los astrónomos combinaron las observaciones de tres observatorios diferentes para generar esta imagen colorida, de longitudes de onda múltiples, de los complejos restos de la supernova 1987A. El rojo representa el polvo recién formado en el centro del remanente de supernova, observado en longitudes de onda submilimétricas por el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA). En verde y azul se muestra la onda de choque en expansión generada por la estrella que entra en colisión con un anillo de material presente alrededor de la supernova. El verde representa el brillo de la luz visible capturada por el telescopio espacial Hubble de la NASA. El azul revela la presencia del gas más caliente según los datos obtenidos por el Observatorio Chandra de Rayos X de la NASA. Al comienzo el anillo empezó a brillar por efecto del destello de luz emanado de la explosión original. En los años posteriores, el material del anillo aumentó considerablemente su brillo al recibir el golpe de la onda de choque. La supernova 1987A se encuentra a 163.000 años luz de la Tierra, en la Gran Nube de Magallanes, que está en pleno auge de natalidad estelar. Para generar la imagen en longitudes de onda múltiples se usaron las imágenes de ALMA, del Hubble y de Chandra que se ven abajo. Créditos de la imagen: NASA, ESA y A. Angelich (NRAO); Créditos del Hubble: NASA, ESA, y R. Kirshner (Centro Harvard-Smithsonian de Astrofísica y Fundación Gordon y Betty Moore); Créditos de Chandra: NASA/CXC/Penn State/K. Frank et al.; Créditos de ALMA: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO) y R. Indebetouw (NRAO/AUI/NSF) | Descargar imagen

“Estos 30 años de observación de SN 1987A son importantes porque proporcionan información sobre las últimas etapas de evolución estelar”, comenta Robert Kirshner, del Centro Harvard-Smithsonian de Astrofísica, en Cambridge (Massachusetts), y la Fundación Gordon y Betty Moore, en Palo Alto (California).

Los datos más recientes obtenidos por estos poderosos telescopios indican que SN 1987A pasó un umbral importante. La onda de choque de la supernova se está desplazando más allá del denso anillo de gas formado hacia el fin de la vida de la estrella presupernova, cuando un veloz chorro o viento emanado de la estrella entró en colisión con vientos más lentos generados en una etapa anterior de la estrella, cuando era una gigante roja. Actualmente poco se sabe sobre lo que hay más allá del anillo, y todo depende de los detalles de la evolución de la estrella cuando era una gigante roja.

Esta ilustración científica muestra la evolución de la supernova 1987A, desde que la estrella anfitriona creció y se produjo la explosión de la supernova hasta la expansión de la onda de choque y la formación de las moléculas detectadas por ALMA en el remanente. Créditos: A. Angelich (NRAO/AUI/NSF)

El astrónomo Remy Indebetouw habla de la estrella que explotó en 1987 y cuenta cómo los telescopios han estado observando la explosión desde entonces. Créditos de animación y video: A. Angelich and B. Saxton, NRAO/AUI/NSF; R. Indebetouw et al., A. Angelich (NRAO/AUI/NSF); NASA/STScI/CfA/R. Kirshner; NASA/CXC/SAO/PSU/D. Burrows et al.; ESO; NASA/CXC/D. Berry/MIT/T. Delaney et al.; NASA/Goddard Space Flight Center Conceptual Image Lab; ESO/C. Malin/B. Tafreshi/José Francisco Salgado. Música: Geodesium.

“Los detalles de esta transición ayudarán a los astrónomos a entender mejor la vida de la estrella condenada, y cómo llegó a su fin”, señala Kari Frank, de la Penn State University, quien dirigió el último estudio sobre SN 1987A realizado por el observatorio Chandra.

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Los astrónomos combinaron las observaciones de tres observatorios diferentes para generar esta imagen colorida, de longitudes de onda múltiples, de los complejos restos de la supernova 1987A. El rojo representa el polvo recién formado en el centro del remanente de supernova, observado en longitudes de onda submilimétricas por el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA). En verde y azul se muestra la onda de choque en expansión generada por la estrella que entra en colisión con un anillo de material presente alrededor de la supernova. El verde representa el brillo de la luz visible capturada por el telescopio espacial Hubble de la NASA. El azul revela la presencia del gas más caliente según los datos obtenidos por el Observatorio Chandra de Rayos X de la NASA. Al comienzo el anillo empezó a brillar por efecto del destello de luz emanado de la explosión original. En los años posteriores, el material del anillo aumentó considerablemente su brillo al recibir el golpe de la onda de choque. La supernova 1987A se encuentra a 163.000 años luz de nosotros, en la Gran Nube de Magallanes, que está en pleno auge de natalidad estelar. Para generar la imagen en longitudes de onda múltiples se usaron las imágenes de ALMA, del telescopio Hubble y del observatorio Chandra que se ven abajo. Créditos de la imagen: NASA, ESA y A. Angelich (NRAO); Hubble Credit: NASA, ESA, and R. Kirshner ( Centro Harvard-Smithsonian de Astrofísica y Fundación Gordon y Betty Moore); Créditos del observatorio Chandra: NASA/CXC/Penn State/K. Frank et al.; Créditos de ALMA: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO) y R. Indebetouw (NRAO/AUI/NSF) | Descargar imagen

Las supernovas como SN 1987A pueden sacudir el gas circundante y gatillar la formación de nuevos planetas y estrellas. El gas a partir del cual se forman estos planetas y estrellas se enriquece con elementos como carbono, nitrógeno, oxígeno y hierro, componentes básicos de todo tipo de vida conocido. Estos elementos se forjan en el interior de la estrella presupernova y durante la explosión misma de la supernova, y luego se esparcen en la galaxia anfitriona mediante la expansión del remanente de supernova. Los estudios futuros de SN 1987A deberían aportar datos valiosos sobre las primeras etapas de esta dispersión.

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Imagen de los complejos restos de la supernova 1987A tomada en longitudes de onda submilimétricas por el observatorio Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) en Chile. En rojo se aprecia el polvo recién formado en el centro del remanente de supernova. Créditos de la imagen: NASA, ESA y A. Angelich (NRAO); Créditos de ALMA: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO) y R. Indebetouw (NRAO/AUI/NSF) | Descargar imagen

“El remanente de supernova se enfría rápido, por lo que dentro de algunos años los elementos pesados forjados en la estrella pueden formar moléculas, condensarse y convertirse en polvo, convirtiendo así al remanente en una verdadera fábrica de polvo”, explica Remy Indebetouw, del Observatorio Radioastronómico Nacional de Estados Unidos, en Charlottesville (Virginia). “Ahora ALMA puede observar directamente este polvo nuevo, y los estudios en curso nos ayudarán a entender cómo se forma y cómo las supernovas siembran el espacio interestelar con la materia prima de los futuros sistemas planetarios”.

Algunos de los logros destacados de los estudios realizados con estos telescopios son:

• El telescopio Hubble ha revelado que el denso anillo de gas que rodea la supernova emite luz óptica y tiene un diámetro de aproximadamente un año luz. El anillo ya existía al menos unos 20.000 años antes de que explotara la estrella. La explosión generó un destello de luz ultravioleta que llenó de energía el gas contenido en el anillo y lo hizo brillar durante decenios.

• En la imagen del Hubble, la estructura visible en el centro del anillo ha crecido y ahora tiene cerca de medio año luz de extensión. Lo más notorio son las dos aglomeraciones de escombros en el centro del remanente de supernova que se alejan una de la otra a unos 32 millones de kilómetros por hora.

• Entre 1999 y 2013, los datos de Chandra revelaron un anillo de rayos X que se expandía y se volvía cada vez más brillante. La onda de energía generada por la explosión original ha estado atravesando y calentando el anillo de gas que rodea la supernova, y de esa forma generando emisiones de rayos X.

• En los últimos años, estas emisiones han dejado de aumentar. Entre febrero de 2013 y la última observación del observatorio Chandra, analizada en septiembre de 2015, la cantidad total de rayos X de baja energía se ha mantenido constante. Además, la extremidad inferior izquierda del anillo empezó a apagarse. Estos cambios demuestran que la onda provocada por la explosión ya sobrepasó el anillo y alcanzó una región con gas menos denso. Es el fin de una era para SN 1987A.

• A comienzos de 2012, los astrónomos usaron ALMA para observar los restos brillantes de la supernova, y estudiaron la forma en que la remanente produce grandes cantidades de polvo nuevo a partir de los nuevos elementos creados en la estrella progenitora. Una parte de este polvo llegará al espacio interestelar y podría convertirse en las nuevas estrellas y planetas de otros sistemas. Estas observaciones también sugieren que el polvo presente en el Universo joven probablemente se formó a partir de explosiones de supernovas similares.

• Los astrónomos también siguen buscando rastros de algún agujero negro o estrella de neutrones dejada atrás por la explosión, pues observaron un destello de neutrinos precisamente durante la explosión de la estrella. Esto los convenció de que con el colapso del centro de la estrella se formó un objeto compacto, ya sea una estrella de neutrones o un agujero negro, pero ningún telescopio ha permitido demostrarlo aún.

En los siguientes enlaces se pueden encontrar más imágenes, ilustraciones y animaciones: http://hubblesite.org/news_release/news/2017-08.

Información adicional

El Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), una instalación astronómica internacional, es una asociación entre el Observatorio Europeo Austral (ESO), la Fundación Nacional de Ciencia de EE. UU. (NSF) y los Institutos Nacionales de Ciencias Naturales de Japón (NINS) en cooperación con la República de Chile. ALMA es financiado por ESO en representación de sus estados miembros, por NSF en cooperación con el Consejo Nacional de Investigaciones de Canadá (NRC) y el Consejo Nacional de Ciencia de Taiwán (NSC), y por NINS en cooperación con la Academia Sinica (AS) de Taiwán y el Instituto de Ciencias Astronómicas y Espaciales de Corea del Sur (KASI).

La construcción y las operaciones de ALMA son conducidas por ESO en nombre de sus estados miembros; por el Observatorio Radioastronómico Nacional (NRAO), gestionado por Associated Universities, Inc. (AUI), en representación de Norteamérica; y por el Observatorio Astronómico Nacional de Japón (NAOJ) en nombre de Asia del Este. El Joint ALMA Observatory (JAO) tiene a su cargo la dirección general y la gestión de la construcción, así como la puesta en marcha y las operaciones de ALMA.

Las últimas imágenes se obtuvieron combinando varias fuentes de información, incluidas las simulaciones de Salvatore Orlando y sus colaboradores publicadas en el siguiente artículo: https://arxiv.org/abs/1508.02275. El estudio realizado con el observatorio Chandra por Frank et al. puede consultarse en línea en http://lanl.arxiv.org/abs/1608.02160. Los últimos resultados sobre SN 87A obtenidos con ALMA están disponibles en https://arxiv.org/abs/1312.4086.



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