Descubren una rara supernova

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Los astrónomos piensan que una supernova vista en 2005 podría ser un nuevo tipo de explosión cósmica.
La supernova SN 2005E fue una explosión en la galaxia NGC 1032, a 100 millones de años luz de distancia. Un equipo de investigadores liderados por Hagai Perets del Instituto Weizmann cree que el evento no parece concordar con ninguno de los dos procesos que originan a las supernovas conocidos.


La explosiva muerte de las estrellas, las supernovas, son generalmente explicadas por dos procesos físicos. Jóvenes estrellas masivas (más de 8 masas solares) cuyos núcleos colapsan bajo su propia gravedad, liberando radiación que expulsa sus capas exteriores y aparecen como supenovas tipo Ib/c y tipo II. Generalmente ocurren en regiones donde masivas estrellas se están formando. Las de Tipo Ia resultan de las explosiones termonucleares de objetos más viejos, las enanas blancas, que les roban material a una estrella compañera hasta llegar a un punto crítico. Incluso las supernovas Tipo Ia menos luminosas eyectan alrededor de 1 masa solar de carbono/oxígeno al estallar. Sin embargo, el equipo dice haber encontrado una supernova en el halo de una aislada galaxia cercana, NGC 1032. La falta de algún rastro de reciente formación estelar cercana a la localización de la supernova y la muy poca masa eyectada que se detectó (alrededor de 0,3 masas solares) parecen indicar que no se trata de una colpase del núcleo de una estrella. Tampoco se hallan productos de carbono u oxígeno, sino que la eyección de material de SN 2005E parece estar dominada por helio, lo que implicaría que tampoco se trata de una supernova Tipo Ia.
Concluyen, por tanto, que están ante un nuevo tipo de explosión estelar, que surge de un objeto de poca masa y es un sistema estelar viejo. La eyección contiene entre 5 y 10 veces más calcio que lo observado en algún tipo de supernovas y probablemente una cantidad muy importante de titanio.

La supernova fue descubierta el 13 de enero de 2005 poco después de ocurrir, el 24 de diciembre de 2004. Los datos espectroscópicos indicaban fuerte líneas de helio y calcio, indicando que pertenecería al grupo de supernovas tipo Ib. La posición del evento es a 22,9 kilo pársecs (74.600 años luz) desde el centro y 11,3 kpc (36.000 años luz)sobre el disco de su galaxia, la cual se encuentra a 34 Mpc (110 millones de años luz).
NGC 1032 es una galaxia aislada, sin muestras de interacción, con una galaxia satélite más cercana encontrada a más de 120 kpc de distancia. Las observaciones del sitio de la explosión, sensibles a la luz ultravioleta de jóvenes estrellas calientes y líneas de emisión de gas hidrógeno ionizado, pusieron límites estrictos en alguna actividad de formación estelar cercana. Además, las señales de radio, esperadas del colpaso de un núcleo estelar, no se han observado. La remota posición de SN 2005E en las afueras (el halo) de la galaxia y el aislamiento de NGC 1032, así como la clasificación S0 de la galaxia, cuya tasa de formación estelar es muy baja, además de los límites impuestos por las observaciones antes citadas sobre formación estelar local, apuntan a que la progenitora debería ser de una población estelar vieja.

El análisis de espectro de SN 2005E indica que es similar a las supernovas Tipo Ib. Además se detecta una considerable cantidad de calcio en la eyección (0,06 masas solares) que es mucho mayor a las demás supernovas.
Los datos indican entonces que la progenitora proviene de un entorno viejo y que se eyectó poca masa, lo que no concordaría con el colapso de estrellas masivas, lo que descartaría que sean del tipo II. La poca masa eyectada y el análisis espectral también parecen descartar que sea una supernova Tipo Ia.



Otras SN ricas en calcio de tipo Ib/c similares a SN 2005E han sido observadas. Según los autores, la tasa de SN tipo Ib/c ricas en calcio puede ser estimada, ya que SN 2005E fue descubierta como parate de la Búsqueda de Supernovas del Observatorio Lick (LOSS). Ese estudio tiene gran sensibilidad dentro de los 60 Mpc para SN Ia y más débiles objetos ricos en calcio. Los investigadores estiman en 7% (+/- 5%) la tasa de SN ricas en calcio, del total de la tasa de SN Ia.
Los autores dicen haber realizado simulaciones de varias nucleosíntesis para investigar posibles condiciones que podrían haber llevado a los resultados de análisis obtenidos de SN 2005E. Encontraron que grandes cantidades de calcio y una baja masa de níquel y elementos de hierro pueden ser fuertemente producidos de condiciones iniciales dominadas por helio.
Las supernovas ricas en calcio fueron teóricamente predichas como surgidas de quemar material rico en helio en una enana blanca. Pero esos modelos predicen supernovas más luminosas que SN 2005E. También se sugirieron otros modelos en la literatura que posiblemente producirían supernovas menos luminosas.
Es posible, entonces, que SN 2005 E haya comenzado como una enana blanca, robando helio de una compañera rica en helio y que ese gas se hubiera acumulado en una densa capa antes de explotar.
Una explosión que podría ser similar a esta es la de la supernova SN 2008ha.

El hallazgo puede tener implicaciones respecto de resolver dos anomalías. En el bulbo central de nuestra galaxia, los astrónomos ven evidencia de una gran cantidad de positrones -los homólogos de antimateria de los electrones. Si este tipo nuevo de supernovas producen una gran cantidad de titanio-44, un isótopo radioactivo que emite positrones. Más aún, el titanio-44 decae en calcio-44, un isótopo que da cuenta del 2 por ciento del calcio en nuestro sistema solar, cuyo origen ha sido difícil de discenir.

Otras posibilidades, que los autores discuten en su reporte, es que la progenitora haya sido una estrela hiperveloz, lo que podría explicar su localización en las afueras de la galaxia, en vez de estar en una región de formación estelar. Los autores del estudio, sin embargo, no creen que este escenario sea posible.


Fuentes y links relacionados

• NewScientist:Quirky supernova could be something new por Stephen Battersby


• A new type of stellar explosion
  H. B. Perets et al.
  arXiv:0906.2003v1
  Enviado a Nature


• SN 2008ha: An Extremely Low Luminosity and Extremely Low Energy Supernova
  Ryan J. Foley et al.
  arXiv:0902.2794v2

Sobre las imágenes
Ilustración.
Nob3L / stock.xchng

Figura: El entorno de SN 2005E.
(a) NGC 1032, la galaxia que hospeda a SN 2005E, observada por SDSS, antes de la explosión.
(b) SN 2005E el 13 de enero de 2005. La SN está marcada con una flecha. Notar la remota locación con respecto a la galaxia.
(c) Una imagen de NGC 1032 en la luz de la línea de emisión H alfa, en la que no se observa ninguna fuente de reciente formación estelar.
(d) Acercamiento a la localización de SN 2005E antes de la explosión, por SDSS. No se fue ninguna fuente en la localización de la supernova, marcada con un cículo.
(e-f) Fotometría más profunda de la localización de la SN.
Crédito: Hagai Perets et al.


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