Una estrella recién descubierta que se convirtió en supernova expulsó material de una masa solar el año anterior a su explosión, desafiando las teorías estándar de la evolución estelar. Las nuevas observaciones dan a los astrónomos una idea de lo que sucede en el último año de una estrella antes de morir y explotar.
Un año antes de convertirse en supernova, la estrella supergigante roja ahora conocida como SN2023ixf perdió inesperadamente el equivalente a la masa del Sol. La concepción de este artista muestra lo que podría suceder en las etapas finales de la pérdida de masa antes de que una estrella explote. Crédito de la imagen: Melissa Weiss/CfA.
Supernovas de colapso del núcleo y SN2023ixf
SN2023ixf es una nueva supernova de Tipo II descubierta por el astrónomo aficionado Koichi Itagaki en la prefectura de Yamagata, Japón, en mayo de 2023, poco después de la explosión de su estrella nativa u origen. SN2023ixf se encuentra en la galaxia Pine Wheel, a unos 20 millones de años luz de la Tierra. Está muy cerca de la Tierra, la supernova es extremadamente brillante y su edad es muy joven, lo que la convierte en un tesoro de datos observables para los científicos que estudian la muerte de estrellas masivas en explosiones de supernova.
Cuando la masa de una estrella supergigante roja es al menos 8 veces la del Sol, y puede ser hasta 25 veces la del Sol, colapsará por su propio peso y explotará. Esta es una supernova de Tipo II o una supernova de colapso del núcleo. Si bien SN2023ixf se ajusta a la descripción del Tipo II, las observaciones de seguimiento de múltiples longitudes de onda dirigidas por astrónomos de Harvard y el Centro Smithsonian de Astrofísica (CfA), además de utilizar varios telescopios CfA, descubrieron un comportamiento nuevo e inesperado.
SN2023ixf es una joven supernova descubierta a principios de este año por el astrónomo aficionado Koichi Itagaki en la prefectura de Yamagata, Japón. Es una de las supernovas de Tipo II más cercanas en una década y una de las supernovas más brillantes hasta la fecha. La representación de este artista muestra la brillante explosión de SN2023ixf, que siguió a una pérdida de masa inesperada que los astrónomos nunca antes habían visto. Crédito de la foto: Melissa Weiss/CfA.
Una supernova con colapso del núcleo produce un destello de luz a las pocas horas de convertirse en supernova cuando la onda de choque de la explosión alcanza el borde exterior de la estrella. Sin embargo, la curva de luz producida por SN2023ixf no parece ajustarse a este comportamiento esperado. Para comprender mejor el estallido de impacto de SN2023ixf, un equipo de científicos dirigido por el investigador postdoctoral del CfA Daichi Hiramatsu analizó datos del Telescopio Tillinghast de 1,5 metros, el Telescopio de 1,2 metros y el CfA en Arizona. Datos del MMT en el Observatorio Fred Lawrence Whipple en FA, así como datos del Proyecto Global Supernova (un importante proyecto del Observatorio Las Cumbres), el Observatorio Neil Gehrels Swift de la NASA y muchos otros. El estudio de múltiples longitudes de onda, publicado esta semana en The Astrophysical Journal Letters, muestra que, contrariamente a las expectativas y a la teoría de la evolución estelar, el impacto de SN2023ixf se retrasó varios días.
Efectos de la explosión de descarga retardada
"El estallido retardado del choque es evidencia directa de la presencia de material denso producido por la reciente pérdida de masa", dijo Hiramatsu, añadiendo que una pérdida de masa tan extrema no es típica de las supernovas de Tipo II. Nuestras nuevas observaciones muestran que la pérdida de masa en el último año antes de la explosión fue enorme e inesperada: cercana a la masa del Sol. "
Tomada con el telescopio de 1,2 m del Observatorio Fred Lawrence Whipple del CfA el 27 de junio de 2023, poco más de un mes después de que explotara la estrella progenitora de SN2023ixf, esta imagen compuesta combina luz verde, roja, infrarroja cercana e infrarroja para resaltar SN2023ixf y la galaxia Molinete. SN2023ixf se encuentra en uno de los brazos espirales de la Vía Láctea, que es donde se espera que exploten las estrellas masivas. Fuente: S.Gomez/STScI
SN2023ixf desafía la comprensión de los astrónomos sobre la evolución de estrellas masivas y su evolución hacia supernovas. Si bien los científicos saben que las supernovas de colapso del núcleo son los principales puntos de origen para la formación y evolución de átomos, estrellas de neutrones y agujeros negros en el universo, se sabe menos sobre los años previos a la explosión de una estrella. Nuevas observaciones sugieren que puede ocurrir inestabilidad durante los últimos años de la vida de una estrella, lo que lleva a una pérdida extrema de masa. Esto puede estar relacionado con las etapas finales de la quema nuclear de elementos de alta calidad como el silicio en el núcleo estelar.
Otras observaciones y cooperación
Mientras realizaba observaciones de múltiples longitudes de onda dirigidas por Daichi Hiramatsu, Edo Berger, profesor de astronomía y mentor de la Universidad de Harvard y CfA, realizó observaciones de ondas milimétricas de esta supernova utilizando el CfA Submillimeter Array (SMA) en la cima de Mauna Kea, Hawaii. Los datos, publicados en The Astrophysical Journal Letters, rastrean directamente las colisiones entre restos de supernova y material denso perdido antes de la explosión.
"El momento de la explosión del SN2023ixf fue perfecto", afirmó Berger. "Hace apenas unos días, comenzamos un nuevo y ambicioso programa de tres años para estudiar las explosiones de supernovas con SMA, y esta emocionante supernova cercana fue nuestro primer objetivo". La única manera de entender cómo se comportan las estrellas masivas en los últimos años de su vida hasta que explotan es detectar supernovas cuando son muy jóvenes, preferiblemente cerca de ellas, y estudiarlas en una variedad de longitudes de onda. Utilizando telescopios ópticos y de ondas milimétricas, convertimos efectivamente SN2023ixf en una máquina del tiempo, reconstruyendo cómo era antes de su muerte. "
Qué significa ser un astrónomo aficionado
El descubrimiento de esta supernova en sí, y el trabajo que siguió inmediatamente después, es de gran importancia para los astrónomos de todo el mundo, incluidos aquellos que realizan ciencia en sus propios patios traseros. Itagaki descubrió la supernova el 19 de mayo de 2023 en un observatorio privado en Okayama, Japón. Los datos combinados de Itagaki y otros astrónomos aficionados determinaron el momento de la explosión con un margen de error de dos horas, lo que supone una ventaja para la investigación de astrónomos profesionales del CfA y otros observatorios. Los astrónomos del CfA continúan colaborando con Itagaki en observaciones ópticas en curso.
Daichi Hiramatsu dijo: "La colaboración entre astrónomos aficionados y profesionales tiene una larga tradición de éxito en el campo de las supernovas. En el caso de SN2023ixf, recibí un correo electrónico urgente de Koichi Itagaki inmediatamente después de su descubrimiento de SN2023ixf. Sin esta relación, y sin el trabajo y la dedicación de Itagaki, habríamos perdido la oportunidad de obtener importantes conocimientos sobre la evolución de estrellas masivas y sus explosiones de supernovas".