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20 de marzo de 2008

Nueva investigación escudriña los detalles de una supernova

Imagen: NOAO/CTIO/Harvard/A.Rest et al.

Los astrónomos han realizado la mejor determinación de la potencia de una explosión de supernova mucho después que fuera visible desde la Tierra. Esta técnica, utilizando observaciones en rayos X y ópticas, pueden ayudar a revelar los detalles de cómo algunas estrellas llegan a una cataclísmica muerte.

Utilizando datos del observatorio de rayos X Chandra, de la NASA, del Observatorio Gemini y del observatorio de rayos X XMM-Newton de la Agencia Espacial Europea, ESA, dos equipos de investigadores internacionales, incluyendo a Kem Cook y Sergei Nikolaev, del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore, determinó que una supernova que se produjo cerca de 400 años atrás fue excepcionalmente brillante y energética.

Al observar el remanente de una supernova y el eco de luz de la explosión inicial, los equipos han establecido la validez de un nuevo método para el estudio de un tipo de supernova que produce la mayor parte del hierro en el Universo. Los dos equipos de investigadores estudiaron el remanente de supernova y el eco de luz de la supernova que se encuentran en la Nube Mayor de Magallanes (LMC), una pequeña galaxia a alrededor de 160000 años luz de la Tierra

Esta es la primera vez que dos métodos (observaciones de rayos X del remanente de supernova y observaciones ópticas de la expansión del eco de luz) se han combinado para estudiar una supernova. Hasta ahora, los científicos sólo podían estimar la potencia de las explosiones al ver la luz poco después de la explosión de una estrella o a partir de los remanentes que tienen varios cientos de años, pero no de ambos.

Y los resultados podrían tener implicaciones en la identificación de incidentes similares en la Vía Láctea.

"La clasificación de las explosiones asociadas con remanentes de centenares de años de edad es probable que se tenga éxito en establecer nuevas restricciones a otras supernovas en la LMC así como de sus homólogos históricos en nuestra propia galaxia", dijo Cook.

En 2004, los científicos usaron Chandra para determinar que un remanente de supernova, conocido como SNR 0509-67.5 en la LMC, fue una supernova tipo Ia, que es causada por una estrella enana blanca en un sistema binario que alcanza una masa crítica y explota.

En el nuevo estudio óptico, la estimación de la energía de la explosión se hizo a partir de estudiar la luz original de la explosión q medida que viaja a través del espacio. Así como el sonido rebota en las paredes de un cañón, las ondas de luz crean un eco rebotando en las nubes de polvo en el espacio. La luz de estos ecos viaja un camino más largo que la luz que viaja directamente hacia nosotros, y así se pueden ver cientos de años después de la explosión original.

"La gente no tenía avanzados telescopios para estudiar supernovas cuando la luz llegó, cientos de años atrás", dijo Armin Rest, de la Universidad de Harvard, que dirigió las observaciones del eco de luz. "Pero hemos hecho lo mejor que podíamos viendo los alrededores de la explosión y construyendo una repetición de la acción."

Habiendo sido vista por primera vista por el Observatorio Interamericano de Cerro Tololo, en Chile, los ecos de luz fueron observados con mayor detalle por el Observatorio Gemini, también en Chile. El espectro óptico del eco de luz se usó para confirmar que la supernova fue del tipo Ia y determinar inequívocamente a la clase particular de la explosión y su energía.

Los datos de Chandra y XMM fueron utilizados, independientemente, para calcular la cantidad de energía involucrada en la explosión original, utilizando análisis de la supernova remanente y los más recientes modelos de explosiones. Como conclusión, la explosión fue una variedad especialmente energética y brillante de las supernovas de tipo Ia, proporcionando fuerte evidencia de que los modelos detallados de explosiones son correctos.

Cook Nikolaev y son miembros activos del proyecto SuperMACHO, un estudio exhaustivo de de cinco años de microlentes de la LMC. La investigación de los ecos de luz surgió del inesperado descubrimiento de los ecos de luz en SuperMACHO.

Ambos métodos estimaron tiempos similares desde la explosión, de unos 400 años. Una restricción adicional en la edad viene de la falta de evidencia histórica registrada para una supernova reciente en la LMC. Debido a que esta estrella estaría en el hemisferio Sur, probablemente habría sido vista por los navegantes, que señalaron otros acontecimientos celestes igualmente brillantes, en caso de haberse producido hace menos de 400 años atrás.

Como el brillo de una supernova de tipo Ia puede determinarse a partir de su espectro o de la forma en que su brillo aparente se desvanece, las supernovas tipo Ia son herramientas importantes para estudiar la expansión del Universo y la naturaleza de la energía oscura.

"Esta es la primera vez que se obtuvieron los espectros de una antigua supernova y que fueron lo suficientemente buenos como para que podamos identificar la supernova como perteneciente a una clase de supernovas especialmente brillantes de tipo Ia", dijo Cook.

Este trabajo también se está ampliando a otros remanentes de supernovas y ecos de luz.

Estos resultados aparecen en dos trabajos aceptados recientemente para publicación en The Astrophysical Journal. El primero analiza el espectro obtenido por Gemini, liderado por Rest. El segundo, con Carlos Badenes, de Princeton, como primer autor, detalla las observaciones de Chandra del remanente SNR 0509-67.5.

(jg)

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