La sorpresa de supernova del telescopio espacial Kepler

supernovas son explosiones estelares que anuncian la muerte de las estrellas, y pueden ser tan brillantes que pueden deslumbrar brevemente a toda su galaxia anfitriona. Una clase particular de supernovas, llamadas Tipo Iademostró ser una herramienta fundamental en el importante descubrimiento de la energía oscura–una fuerza misteriosa que está causando que el Universo se acelere en su expansión, y constituye la parte del león del componente masa-energía del Cosmos. Sin embargo, el proceso que desencadena Tipo Ia Las conflagraciones de supernovas siguen siendo un rompecabezas de proporciones cósmicas. Sin embargo, los astrónomos anunciaron en la reunión de invierno de enero de 2014 de la Sociedad Astronómica Estadounidense (AAS, por sus siglas en inglés), celebrada en las afueras de Washington DC en National Harbor, Maryland, que la desafortunada pero exitosa búsqueda de planetas de la NASA Telescopio espacial Kepler había tenido éxito en el sorprendente descubrimiento de dos Tipo Ia explosiones de supernovas, que arrojan una luz cautivadora sobre sus misteriosos orígenes.

los Kepler La misión fue el primer telescopio espacial lanzado que fue capaz de detectar exoplanetas del tamaño de la Tierra en nuestro vecindario galáctico situado en sus estrellas. zonas habitables. Más del 75% de los 3.500 candidatos a exoplanetas detectados por Kepler tamaños deportivos que van desde el de la Tierra hasta el de Neptuno.

los zona habitable alrededor de una estrella está esa región “perfecta” de Ricitos de Oro donde el agua, en su estado líquido amante de la vida, puede existir en un mundo en órbita. ¡Donde existe agua líquida, la vida tal como la conocemos también puede evolucionar! Esto no significa que definitivamente exista vida en un mundo acuático tan feliz, pero sí significa que existe la posibilidad.

Keplerlanzado el 7 de marzo de 2009 desde Cabo Cañaveral, Florida, tenía como misión principal observar más de 100.000 estrellas, en busca de pequeñas caídas en su brillo causadas por en tránsito planetas Kepleruna nave espacial de propósito especial, fue diseñada para medir con precisión estas pequeñas alteraciones de la luz de esas estrellas distantes, en busca de planetas alienígenas que provoquen sutiles caídas en su luz brillante y ardiente.

Durante los cuatro años de su misión, Kepler miraba implacablemente un solo trozo de cielo, recopilando mediciones de brillo cada media hora. A veces, el telescopio detectaba por casualidad diminutos descensos en el brillo de una estrella, lo que indicaba que los planetas habían hecho un cambio. tránsito–es decir, pasó frente a la cara deslumbrante de una estrella madre. Desafortunadamente, el Kepler La misión llegó a un final prematuro cuando una pieza de su equipo falló en mayo de 2013.

A fines de 2009, el Dr. Robert Olling, astrónomo de la Universidad de Maryland en College Park, comenzó a pensar en qué Kepler podría ser capaz de hacer si también se volviera para mirar las galaxias. El Dr. Olling, que estudia las supernovas y los agujeros negros, se dio cuenta de que, al igual que las estrellas, las galaxias brillan con un brillo relativamente uniforme. Sin embargo, en caso de que suceda algo inusual, como el frenesí de alimentación de un agujero negro voraz o la explosión fatal de una estrella gigante, el brillo de una galaxia podría intensificarse considerablemente. Después de que el Dr. Olling y dos de sus colegas, el Dr. Richard Mushotsky y el Dr. Edward Shaya, también de la Universidad de Maryland, presentaran una propuesta a la Kepler equipo, el telescopio comenzó a observar 400 galaxias bailando en su campo de visión.

¡Qué explosión!

La mayoría de las supernovas explotan cuando una estrella solitaria explota y “muere”. Con frecuencia, el progenitor de la supernova es una estrella pesada, con un núcleo masivo que pesa alrededor de 1,4 masas solares. Esto es lo que se llama el Límite de Chandrasekhar. Las estrellas más pequeñas y menos pesadas, como nuestro propio Sol, generalmente no perecen en la brillante violencia de las ráfagas explosivas de supernovas, como sus parientes estelares más masivos. Las estrellas pequeñas, como nuestro Sol, entran mucho más “suavemente en esa buena noche” y perecen en relativa paz y gran belleza. Nuestro Sol, en este momento, es muy ordinario y bastante pequeño (según los estándares estelares), Secuencia principal (que quema hidrógeno) estrella. Aparece en nuestro cielo diurno como una esfera dorada grande, encantadora y brillantemente centelleante. Hay ocho planetas principales, una multitud de lunas fascinantes y una rica variedad de otros cuerpos más pequeños en órbita alrededor de nuestro Sol, que mora felizmente en los suburbios lejanos de una galaxia grande, majestuosa y espiral barrada, nuestra Vía Láctea. Nuestro Sol no vivirá para siempre. Como todas las estrellas, está condenada a perecer en algún momento, pero, en el caso de nuestro Sol, no por mucho tiempo. Una estrella, de la masa relativamente pequeña de nuestro Sol, puede “vivir” durante unos 10 mil millones de años, fusionando felizmente el hidrógeno de su núcleo en elementos atómicos más pesados, en un proceso denominado nucleosíntesis estelar.

Sin embargo, nuestro Sol no es actualmente un bebé estelar que rebota. De hecho, es una estrella de mediana edad. Sin embargo, está experimentando una vida media activa, y todavía es lo suficientemente exuberante como para seguir fusionando alegremente hidrógeno en su núcleo durante otros 5 mil millones de años, más o menos. Nuestro Sol tiene actualmente unos 4560 millones de años; no es joven según los estándares de las estrellas, pero tampoco es exactamente viejo.

Cuando las estrellas como nuestro Sol finalmente logran fusionar la mayor parte de su suministro de hidrógeno, comienzan a convertirse en ceñudos e hinchados estrellas gigantes rojas. La ahora anciana estrella similar al Sol tiene un corazón de helio, rodeado por una capa en la que el hidrógeno todavía se está fusionando en helio. El caparazón se infla hacia afuera y el corazón agonizante de la estrella crece cada vez más a medida que la estrella envejece. Luego, el corazón de helio mismo comienza a encogerse bajo su propio peso, y se vuelve cada vez más y más caliente hasta que, finalmente, se vuelve tan abrasador en su centro que el helio ahora se fusiona en el elemento atómico aún más pesado, carbón. La pequeña estrella similar al Sol termina con un corazón pequeño y extremadamente caliente que produce más energía que hace mucho tiempo, cuando era más joven. Secuencia principal estrella. Las capas exteriores de la estrella anciana y moribunda se han hinchado hasta proporciones espantosas. En nuestro propio Sistema Solar, cuando nuestro Sol finalmente se haya ido Gigante rojo, canibalizará a algunos de sus propios hijos planetarios, primero Mercurio, luego Venus, y luego (quizás), la Tierra. La temperatura en la superficie en llamas de este espantoso Gigante rojo será considerablemente más frío de lo que era cuando nuestro Sol era todavía un encantador, joven, vibrante Secuencia principal diminuta, diminuta estrella!

Las muertes relativamente suaves de las estrellas pequeñas, como nuestro Sol, se caracterizan por la tierna expansión de sus capas exteriores de gases luminosos y multicolores, y estos objetos son tan asombrosamente hermosos que con frecuencia se les llama las “mariposas del Cosmos”. ” por astrónomos encantados.

Nuestro Sol morirá de esta manera, con relativa paz y gran belleza. Eso es porque nuestro Sol es un solitario. El cadáver del Sol será un remanente estelar pequeño y denso llamado enano blancoy su mortaja será una brillante “mariposa” cósmica.

Sin embargo, sucede algo muy diferente cuando una pequeña estrella de tipo solar habita en un sistema binario con otra estrella hermana. La estrella hermana interfiere groseramente con la preciosa y pacífica soledad de su hermana y, en este caso, la pequeña estrella moribunda se convierte en supernova, al igual que sus parientes estelares más masivos, cuando llegan al final del camino estelar.

¡Sorpresa de supernova!

Kepler los datos revelaron al menos cinco, y posiblemente ocho, supernovas durante un período de dos años. Al menos dos de ellos fueron identificados como Tipo Ia, y su luz fue capturada con mayor detalle temporal que nunca. Esta nueva información añade credibilidad a la teoría de que Tipo Ia Las supernovas resultan de la fusión de dos enanas blancas–las reliquias extremadamente densas del tamaño de la Tierra de estrellas similares al Sol. Este nuevo descubrimiento arroja dudas sobre el antiguo modelo de larga data que Tipo Ia Las supernovas son el resultado de una solitaria enano blanco bebiendo material de una estrella hermana compañera, y víctima. La estrella compañera podría ser una Secuencia principal Estrella como el sol, o un anciano, hinchado gigante roja

Esta nueva información fue el sorprendente descubrimiento de Kepler–cuyo objetivo principal era buscar planetas alienígenas mirando las estrellas en nuestro vecindario galáctico. Las galaxias remotas también bailaban en el campo de visión del telescopio espacial, y su éxito en la recopilación de datos cada media hora, junto con su sensibilidad a muy pequeñas alteraciones en el brillo, lo hicieron ideal para registrar el ascenso y descenso de la luz emitida durante las explosiones de supernovas. .

El Dr. Olling tuvo la suerte de ver al dúo de Escribe I a supernovas después de un estudio de dos años de unas 400 galaxias en de Kepler campo. Informó de su descubrimiento el 8 de enero de 2014, en la reunión de invierno de la AAS. “Como tour de force técnico, es genial usar Kepler por más de lo que se pretendía”, dijo el Dr. Robert P. Kirshner a la prensa en la reunión de la AAS. El Dr. Kirshner es astrónomo del Centro Harvard-Smithsoniano de Astrofísica en Cambridge, Massachusetts.

En cierto modo, los datos recopilados son rudimentarios. Esto se debe a que se componen únicamente de las mediciones de brillo, por lo que los astrónomos no pueden calcular detalles como las dos estructuras del dúo de Tipo Ia explosiones, y la composición química de lo que arrojaron violentamente al Espacio. Kepler también envió datos a la Tierra solo una vez cada tres meses. Debido a que las supernovas se atenúan después de varias semanas de brillo, los astrónomos no pudieron apuntar otros telescopios a las supernovas que Kepler había visto para reunir observaciones más perfectas.

Tipo Ia Las explosiones son la forma de supernova más comúnmente observada. de Kepler Los datos proporcionaron una valiosa pista sobre qué desencadena estas explosiones estelares. los Kepler Los datos ayudan a los astrónomos a distinguir entre los dos escenarios de supernovas en competencia. Ambos requieren que un enano blanco acumula materia estelar de un compañero, hasta que la presión provoca una explosión termonuclear fuera de control. Sin embargo, en el modelo acompañante, la capa expansiva de material del enano blanco chocaría contra la estrella hermana. Esto generaría calor y luz adicionales, lo que se mostraría como un bache en los primeros días del brillo de una supernova. Sin embargo, no se observó tal aumento en los datos del Dr. Olling.

Esto esencialmente descarta gigante roja compañeras, explicó el Dr. Olling en la reunión de la AAS, porque estas estrellas grandes, hinchadas y ancianas causarían una gran protuberancia. Sin embargo, los datos aún podrían ser compatibles con el modelo de compañeros más pequeños y similares al Sol, señaló el Dr. Daniel Kassen a la prensa el 14 de enero de 2014. El Dr. Kassen es astrónomo de la Universidad de California, Berkeley, y un colaborador del Dr. Olling en la encuesta. Estas estrellas relativamente pequeñas no solo causarían una protuberancia más pequeña, sino que la protuberancia bien podría pasarse por alto por completo dependiendo del punto de vista del observador, continuó explicando el Dr. Kassen.

Durante mucho tiempo, el modelo de Tipo Ia supernovas causadas por la fusión enanas blancas no fue particularmente popular entre los astrónomos porque se creía que las etapas finales de las fusiones ocurrían muy lentamente, a lo largo de miles de años. Tal acumulación gradual de material conduciría más probablemente a la creación de un estrella neutrón. Sin embargo, en 2010, las simulaciones sugirieron que tales fusiones podrían ocurrir mucho más rápidamente, en segundos o minutos, y esto permitiría la dramática y repentina alteración de la presión que desencadena tal explosión.

Sin embargo, puede haber algunos problemas con el escenario de la fusión. El Dr. Craig Wheeler señaló en la edición del 14 de enero de 2014 de Noticias de la naturaleza que las simulaciones de las fusiones frecuentemente muestran explosiones altamente asimétricas; sin embargo, las observaciones hasta ahora parecen ser más esféricas. El Dr. Wheeler es un teórico de supernovas de la Universidad de Texas en Austin.

El Dr. Olling cree que es importante realizar observaciones simultáneas utilizando ‘scopios’ terrestres. Esto es porque Kepler solo puede registrar el brillo y no puede dividir la luz en espectros. Sin embargo, para hacer esto, Kepler debe apuntar en la dirección opuesta. El Dr. Olling espera que el Kepler equipo permitirá esto cuando NASA revela sus planes futuros para la nave espacial dañada durante el verano de 2014.