que las supernovas marcan la muerte de las estrellas? Por: Dr. Jesús Alberto Toalá Sanz Instituto de Radioastronomía y Astrofísica, UNAM.     Durante el siglo XVI el reconocido astrónomo Tycho Brahe (1546-1601) observó la aparición de una estrella nueva en la constelación de Casiopea (ver Figura 1). Este objeto bautizado en latín como nova stella - o simplemente nova - incrementó su brillo hasta sobrepasar el del planeta Venus. El tiempo total en el que este objeto fue visible fue desde noviembre de 1572 hasta marzo de 1574. Aunque en ese entonces se discutió que este evento representaba el nacimiento de una estrella, actualmente sabemos que este tipo de evento marca la muerte de una estrella.  

Figura 1. Esquema dibujado por Tycho Brahe de la región en la constelación de Casiopea donde se encontraba la "Nova stella". Imagen tomada del texto De Nova Stella de Tycho Brahe.

  Para diferenciarlas de otros objetos que también son transitorios en el cielo, pero con mucha menor energía, los astrónomos agregaron el término "super" a estos eventos, ahora conocidos como supernovas. Además, sabemos que existen diferentes escenarios que producen una supernova. Las supernovas Tipo II son aquellas que presentan trazas de Hidrógeno en sus espectros. Éstas nos marcan el final de la vida de una estrella con masa inicial entre 10 y 25 veces la masa del Sol. Todas las estrellas generan energía fusionando Hidrógeno en Helio, pero cuando este se agota en el núcleo, aparecen una serie de reacciones que intentan mantener el equilibrio en la superficie de la estrella. En particular, estas estrellas siguen fusionando elementos químicos cada vez más pesados hasta producir un núcleo inerte de Fierro. Este elemento tiene la cualidad de que no puede ser fusionado en elementos más pesados, así que, sin más, el núcleo se vuelve inestable produciendo una explosión que expulsa las capas externas de la estrella hacia el medio interestelar. Las supernovas Tipo I se producen por dos distintos escenarios y se clasifican en Ib y Ic. Se cree que las supernovas Tipo Ib son el resultado de estrellas con masas por arriba de 25 veces la masa del Sol. Estas estrellas pierden material a través de un viento rápido de hasta 4000 km/s que desprende las capas externas ricas en Hidrógeno de la estrella. Así que, al explotar, sus espectros no presentan Hidrógeno (Tipo Ib). En algunos casos, los vientos pueden ser tan potentes que expulsan hasta el Helio presente en la atmósfera de la estrella (Tipo Ic). Por último, las supernovas Tipo Ia son aquellas que resultan de la evolución de un sistema binario. Éstos son sistemas compuestos por dos estrellas ligadas gravitacionalmente que orbitan entre sí. Dependiendo de los parámetros de la estrella binaria (separación, periodo y masas iniciales), las estrellas interactúan entre si intercambiando material durante su evolución. En el caso en que las componentes sean estrellas similares al Sol (con masas iniciales menores a 8 veces la masa del Sol), una de estas estrellas evolucionará para convertirse en una enana blanca después de perder sus capas externas. Durante su órbita, la enana blanca acrecienta material expulsado por la compañera. Sin embargo, desde 1930 el astrofísico indio Subrahmanyan Chandrasekhar estimó que las enanas blancas no pueden exceder una masa de 1.4 veces la masa del Sol. Así que cuando alcanza este límite se vuelve inestable explotando como supernova. En general, las supernovas inyectan energía al medio interestelar mezclándolo, calentándolo y, por lo tanto, influyendo en la formación de la siguiente generación de estrellas. Además, son fuente de elementos químicos ya que todo el material procesado por las estrellas que es expulsado enriquece el medio. Pero de especial interés son las supernovas Tipo Ia. Dado que siempre explotan con la misma masa o luminosidad impuesta por el límite de Chandrasekhar, pueden usarse como estimadores de distancia a galaxias lejanas. Este método ha demostrado que el universo se expande aceleradamente y ha sido meritorio al premio Nobel de Física en el 2011.

Figura 2. Emisión de rayos X detectados de la Supernova de Tycho. La capa azul externa muestra el material barrido del medio interestelar que es comprimido por la explosión mientras que los grumos son el resultado de inestabilidades hidrodinámicas que se generan de forma natural en la evolución (expansión) del material. Imagen obtenida de la galería del telescopio espacial de rayos X Chandra.