Nota de prensa

ASTRÓNOMOS ESTUDIAN "FAROS DEL UNIVERSO"

30 de Noviembre de 2006, eso0644

Científicos arrojan nueva luz sobre un debate de una década. Es conocido que al morir algunas estrellas dan lugar a la explosión de una supernova. Lo que no está claro es si la estrella se quema lentamente o revienta muy rápido. De las observaciones se desprende que la materia expulsada presenta asimetrías importantes en la periferia, mientras que en el centro hay una esfera casi perfecta, lo cual sugiere que la explosión se propagaría a velocidades supersónicas.

Los resultados se publican en la edición de hoy de Science Express, la versión on line de la revista de investigación Science. Los protagonistas del descubrimiento son Lifan Wang, de la Universidad A&M de Texas, y Dietrich Baade y Ferdinando Patat, de ESO.

"Nuestros resultados muestran claras evidencias de que la explosión de este tipo de supernovas ocurre en dos fases", afirma Wang. "Es un hallazgo de considerable importancia y potenciales implicaciones a nivel cosmológico".

Utilizando las observaciones de 17 supernovas tomadas durante un período de más de 10 años con el Very Large Telescope (VLT) de ESO (II Región de Chile) y el telescopio Otto Struve del Observatorio McDonald (Texas, EEUU), los astrónomos han podido reconstruir la forma de la nube de escombros lanzadas al espacio por la explosión de Supernovas de tipo Ia.

Se estima que las supernovas Ia se producen en sistemas binarios, donde una estrella enana blanca "se alimenta" de la materia que va robando a su estrella compañera. Pero la enana blanca no puede "engordar" indefinidamente. Cuando alcanza cierta masa crítica, se vuelve inestable y explota como supernova. Si bien el proceso está claro, durante mucho tiempo no ha resultado nada obvio el mecanismo que desencadena la explosión inicial ni la manera en que ésta se propaga dentro de la estrella.

Las supernovas observadas por el equipo de astrónomos ocurrieron en galaxias lejanas. Las enormes distancias cósmicas impiden obtener imágenes detalladas, incluso usando interferometría. Por ello, los científicos reconstruyeron la estructura de la estrella moribunda siguiendo otro método: a partir del estudio de la polarización de la luz que procede de ella.

La polarimetría se basa en el hecho de que la luz es onda electromagnética y, como tal, oscila en determinadas direcciones. La reflexión o la dispersión de la luz pueden favorecer ciertas orientaciones del campo eléctrico y magnético en vez de otras. Esta es la razón por la que unos lentes de sol polarizados pueden reflectar la luz.

En el caso de la supernova, la luz -al dispersarse por los restos en expansión de la estrella- retiene toda la información sobre la orientación de las capas de material expulsado en la explosión. Si la supernova posee una simetría esférica, la radiación no tendrá una dirección preferencial, por lo que el balance total dará como resultado una polarización nula. En cambio, si la capa de gas no es esférica, una determinada dirección predominará y se quedará grabada en la luz.

En su investigación, los astrónomos encontraron que en las supernovas tipo Ia, la polarización continua es muy pequeña, por lo que forma general de la explosión es bastante esférica. Sin embargo, la mayor polarización en líneas de emisión muy corridas al azul indica la presencia en las regiones externas de estructuras de movimiento muy rápido y con una composición química peculiar.

"Nuestro estudio revela que las explosiones de supernovas de tipo Ia son un fenómeno realmente tridimensional", señala Dietrich Baade. "Las regiones externas de la explosión son asimétricas, con diferentes materiales encontrados en grumos, mientras que las regiones más internas se presentan más uniformes".

Baade agrega que este estudio fue llevado a cabo utilizando todas las potencialidades de la polarimetría, cosa que fue posible gracias al poder colector del VLT y la calibración extremadamente precisa del instrumento FORS.

El equipo de investigación detectó esta asimetría por primera vez en 2003, dentro de la misma campaña de observación. La novedad de este resultado radica además en la existencia de una relación entre el grado de asimetría y la luminosidad intrínseca de la explosión: cuanto más brillante la supernova, más uniforme y homogénea será la estructura del material expulsado.

"Esto tiene consecuencias sobre el uso de las supernovas de tipo Ia como candelas estándar [1]", dice Patat. "Este tipo de supernovas son utilizadas para medir la tasa de aceleración de la expansión del universo, bajo la hipótesis de que estos objetos se comporten todos de manera uniforme. Pero las asimetrías pueden introducir cierta dispersión en los valores observados".

"Nuestro descubrimiento plantea fuertes restricciones a cualquier modelo exitoso de explosión termonuclear de supernovas", añade Wang.

Los modelos indican que los "grumos" son producidos por un proceso de combustión lenta llamado deflagración, responsable de las trazas irregulares en las cenizas. La homogeneidad de las zonas internas implica que, en una determinada fase, la deflagración deja lugar a un proceso más violento, llamado detonación, el cual se propaga a velocidades supersónicas. Este es tan rápido que llega a borrar las asimetrías en las cenizas dejadas por la primera fase, produciendo así residuos más homogéneos.

Notas

[1] Se define candela estándar un objeto cuya luminosidad intrínseca es conocida, lo que permite calcular la distancia a partir de la simple medición del brillo aparente. Otras características necesarias es que sea lo suficientemente brillante y abundante. Las supernovas son los indicadores de distancia más potentes del universo.

Información adicional

Los resultados han sido publicados en el artículo "Diagnóstico espectro-polarimétrico de explosiones termonucleares", publicado en la edición de hoy, 30 de noviembre en Science Express, versión on-line de la revista Science.

Contactos

Dietrich Baade
ESO
Garching, Germany
Teléfono: +49 89 3200 6388
Correo electrónico: dbaade@eso.org

Ferdinando Patat
ESO
Garching, Germany
Teléfono: +49 89 3200 6744
Correo electrónico: fpatat@eso.org

Lifan Wang
Texas A&M University
Texas, USA
Correo electrónico: wang@physics.tamu.edu

Francisco Rodríguez (Contacto para medios de comunicación en Chile)
Red de Difusión Científica de ESO y European Southern Observatory
Teléfono: +56-2-463-3151
Correo electrónico: eson-chile@eso.org

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Esta es una traducción de la nota de prensa de ESO eso0644.