Las explosiones supernova, que destrozan las estrellas mucho más masivas que el Sol cuando envejecen, son de gran interés para la ciencia, ya que su estudio permite conocer cómo transcurren los instantes finales de la vida de estos astros gigantes. Es por ello que, cuando se detecta uno de estos estallidos, los astrónomos se apresuran a captar la máxima cantidad de datos tan pronto como sea posible.
Ahora, por primera vez, los científicos han conseguido observar con detalle la evolución interna de una supernova apenas un día después de la explosión. Este hito ha sido posible gracias a la rápida reacción coordinada entre un grupo internacional de investigadores, liderados desde la universidad de Tsinghua en Pekín, y el Observatorio Europeo Austral (ESO) en Chile.
Mediante observaciones realizadas con el Telescopio Muy Grande (VLT), el equipo que ha conducido el estudio ha podido seguir el desarrollo de la onda de choque generada por una supernova, relativamente cercana y denominada SN 2024ggi, antes que interaccione con el material circundante. Y los resultados indican que el frente de la explosión muestra una figura simétrica pero no perfectamente esférica, similar a la de una aceituna.
El observatorio que la organización ESO gestiona en Cerro Paranal, Chile, y en donde se ubica el Telescopio Muy Grande (VLT)
Las conclusiones del estudio son muy relevantes para validar algunos de los modelos teóricos existentes sobre cómo progresan, en sus primeros instantes, estos cataclismos cósmicos.
Los estertores finales
La vida de una estrella es posible gracias a un delicado balance entre dos fuerzas antagónicas. Por un lado, la gravedad presiona el astro desde fuera hacia el centro. Por otro, la fusión nuclear, el proceso que tiene lugar en el interior de las estrellas, libera energía desde dentro hacia el exterior y actúa para contrarrestar la acción de la gravedad. De esta manera, el astro alcanza el denominado equilibrio hidrostático.
Sin embargo, a medida que una estrella envejece agota el combustible que alimenta la fusión nuclear y la gravedad acaba ganando la partida. Cuando el interior se queda sin posibilidad de seguir sustentando la fusión nuclear, la estructura de la estrella colapsa bajo su propio peso: en un instante, y a velocidades próximas a las de la luz, el gas que compone el astro se desploma hacia el interior. Allí, la presión llega a ser tan elevada que la materia se comprime hasta formar uno de los objetos más densos del universo: una estrella de neutrones.
El equilibrio entre la gravedad de una estrella y la presión ejercida desde su interior permite que el astro permanezca estable
La explosión acontece cuando el material que cae hacia el centro rebota contra la estrella de neutrones recién nacida. Ello genera una potente onda de choque que se propaga rápidamente hacia el exterior y que destroza completamente el astro.
Observar cuanto antes, mejor
El desarrollo posterior a la deflagración es muy veloz, y el frente de onda eyectado empieza a interaccionar rápidamente con el material que se halla próximo a la estrella moribunda y que ha sido expulsado hacia el espacio durante las fases que preceden al estallido. Esta interacción modifica la forma y estructura de la onda de choque original, dificultando, así, obtener información sobre cómo progresan los instantes iniciales del colapso y de la explosión.
Tal como señala Yi Yang, investigador perteneciente a la universidad de Tsinghua en Pekín y autor principal del estudio, “la geometría de una explosión de supernova proporciona información fundamental sobre la evolución estelar y los procesos físicos que dan lugar a estos fuegos artificiales cósmicos”. Por ello es tan importante estudiar el acontecimiento lo más pronto posible.
Sólo un día después
La noche del 10 de abril de 2024, el Sistema de Última Alerta de Impacto Terrestre de Asteroides (conocido por sus siglas en inglés, ATLAS) alertó de la aparición de una nueva supernova, SN 2024ggi, en la galaxia NGC 3621.
Situada a tan sólo 22 millones de años luz de la Tierra, esta explosión, generada por la muerte de una estrella supergigante roja con una masa de entre 12 y 15 veces la solar y un radio 500 veces superior al Sol, prometía ser un excelente candidato para ser analizado en su fase inicial. Pero para ello era imprescindible activar rápidamente algunas de las capacidades observacionales más potentes del mundo.
Esta imagen fue tomada tan sólo 26 horas después de la explosión de SN 2024ggi. En ella, aparece la galaxia anfitriona así como la localización de la supernova, marcada con un círculo
Tan sólo 26 horas después de la detección, el VLT de la organización ESO empezó a recolectar datos de SN 2024ggi, tras recibir la petición urgente de Yang. En concreto, se utilizó una técnica denominada espectropolarimetría, que permite descomponer la luz procedente de una fuente lejana y analizar la orientación y la intensidad de los campos magnéticos asociados a la emisión. Mediante este mecanismo, se pudieron obtener informaciones precisas, tanto de la geometría de la estrella como también de la explosión.
Una oliva en expansión
Los modelos existentes para este tipo de supernovas contemplan diversos posibles escenarios por lo que se refiere a la apariencia de la onda de choque que se genera en el estallido, incluyendo estructuras con diversos grados de simetría y de deformaciones.
Fotografía de la galaxia NGC 3621, tomada con el VTL
Pero los resultados del análisis realizado a partir de las observaciones del VLT muestran que, inicialmente, SN 2024ggi tomó una forma simétrica pero achatada que, tal como destaca la organización ESO, se asemeja a la de una aceituna. Con la expansión posterior y la interacción con el medio exterior, el frente de la supernova se aplanó aún más pero siguió manteniendo su simetría.
En palabras de Yang, este hallazgo sugiere que el mecanismo físico que impulsa la explosión de muchas estrellas masivas “manifiesta una simetría axial bien definida y actúa a gran escala”. Los resultados deben servir para descartar algunos de los modelos teóricos y ajustar los restantes.
Acción ejemplar
Además de la trascendencia científica del estudio, los astrónomos que han tomado parte en él destacan la importancia de la cooperación internacional y de la eficaz capacidad de reacción que se ha demostrado.
En este sentido se ha expresado uno de los coautores, Ferdinando Patat, astrónomo de la organización ESO, cuando ha afirmado que esta investigación “es un poderoso recordatorio de que la curiosidad, la colaboración y la acción rápida pueden revelar profundos conocimientos sobre la física que da forma a nuestro Universo”.