La interpretación de un artista de una estrella supergigante roja en transición a una supernova Tipo II, que emite una erupción violenta de radiación y gas en su último aliento antes de colapsar y explotar. Crédito: Observatorio WM Keck/Adam Makarenko
Es otra primicia para la astronomía.
Por primera vez, un equipo de astrónomos ha obtenido imágenes en tiempo real de una estrella supergigante roja que llega al final de su vida. Vieron cómo la estrella se convulsionaba en su agonía antes de finalmente explotar como una supernova.
Y sus observaciones contradicen el pensamiento previo sobre cómo se comportan las supergigantes rojas antes de explotar.
Impresión artística de una estrella supergigante roja en el último año de su vida que emite una tumultuosa nube de gas. Esto sugiere que al menos algunas de estas estrellas experimentan cambios internos significativos antes de convertirse en supernova. Crédito: Observatorio WM Keck/Adam Makarenko
Un equipo de astrónomos observó cómo se desarrollaba el drama a través de los ojos de dos observatorios en Hawái: Pan-STARRS en Haleakala, Maui, y el Observatorio WM Keck en Maunakea, isla de Hawái. Sus observaciones fueron parte de la encuesta transitoria Young Supernova Experiment (YSE). Observaron la explosión de la supernova, denominada SN 2020tlf, durante los últimos 130 días previos a su detonación.
"¡Por primera vez, vimos explotar una estrella supergigante roja!"
El título del artículo que presenta el descubrimiento es Momentos finales. I. Emisión de precursores, inflación de la envolvente y pérdida de masa mejorada que precede a la supernova luminosa de tipo II 2020tlf. El artículo se publica en The Astrophysical Journal y el autor principal es Wynn Jacobson-Galán, investigador de posgrado de la NSF en UC Berkeley.
Este es un gran avance en nuestra comprensión de lo que hacen las estrellas masivas momentos antes de morir, dijo Jacobson-Galán, en un comunicado de prensa. La detección directa de la actividad previa a la supernova en una estrella supergigante roja nunca se había observado antes en una supernova ordinaria de Tipo II. ¡Por primera vez, vimos explotar una estrella supergigante roja!
Es como ver una bomba de relojería.
El descubrimiento se remonta al verano de 2020. En ese momento, la estrella progenitora experimentó un aumento dramático en la luminosidad. Pan-STARRS detectó ese brillo y, cuando llegó el otoño, la estrella explotó como SN 2020tlf. La supernova es una supernova Tipo II, donde una estrella masiva experimenta un colapso rápido y luego explota.
Este video es la interpretación de un artista de la transición de la estrella supergigante roja a una supernova Tipo II, que emite una violenta erupción de radiación y gas en su último aliento antes de colapsar y explotar. Crédito: Observatorio WM Keck/Adam Makarenko
El equipo utilizó el espectrómetro de imágenes de baja resolución (LRIS) del Observatorio Keck para capturar el primer espectro de la supernova. Los datos LRIS mostraron material circunestelar alrededor de la estrella cuando explotó. Es probable que ese material sea lo que Pan-STARRS vio expulsar a la estrella en el verano antes de que explotara.
"Keck fue fundamental para proporcionar evidencia directa de una estrella masiva en transición a una explosión de supernova", dijo la autora principal Raffaella Margutti, profesora asociada de astronomía en UC Berkeley. Es como ver una bomba de relojería. Nunca hemos confirmado una actividad tan violenta en una estrella supergigante roja moribunda donde la vemos producir una emisión tan luminosa, luego colapsar y entrar en combustión, hasta ahora.
Esta figura del estudio muestra la supernova antes y después de la explosión. El panel superior muestra el total de toda la radiación electromagnética emitida por el evento en todas las longitudes de onda, en verde. El panel central muestra las temperaturas del cuerpo negro en rojo y el panel inferior muestra los radios en azul. Crédito de imagen: Jacobson-Galán et al, 2022
Después de la explosión, el equipo recurrió a otros instrumentos Keck para continuar con sus observaciones. Los datos del espectrógrafo de imágenes profundas y multiobjetos (DEIMOS) y el espectrógrafo Echellette de infrarrojo cercano (NIRES) mostraron que la estrella progenitora era 10 veces más masiva que el Sol. La estrella está en la galaxia NGC 5731 a unos 120 millones de años luz de distancia.
Las observaciones del equipo condujeron a nuevos conocimientos sobre las supernovas de tipo II y sus estrellas progenitoras. Antes de estas observaciones, nadie había visto una supergigante roja mostrar tal pico de luminosidad y sufrir erupciones tan poderosas antes de explotar. Estaban mucho más plácidos en sus últimos días como si aceptaran su destino.
Las estrellas supergigantes rojas expulsan material antes del colapso del núcleo. Pero esa eyección de material tiene lugar en escalas de tiempo mucho más largas que SN 2020tlf. Esta supernova emitió material circunestelar (CSM) durante 130 días antes del colapso, y eso la convierte en un rompecabezas. El destello brillante antes de la explosión de la estrella está relacionado de alguna manera con el CSM expulsado, pero el equipo de investigadores no está seguro de cómo interactuaron todos.
Impresión artística de una explosión de supernova Tipo II que implica la destrucción de una estrella supergigante masiva. Crédito: ESO
La variabilidad significativa en la estrella que conduce al colapso es desconcertante. El poderoso estallido de luz proveniente de la estrella antes de explotar sugiere que algo desconocido sucede en su estructura interna. Cualesquiera que sean esos cambios, dan como resultado una gigantesca eyección de gas antes de que la estrella se derrumbe y explote.
En su artículo, los autores discuten qué pudo haber causado la eyección de gas. Una posibilidad es la pérdida de masa impulsada por ondas, que ocurre en las últimas etapas de la evolución estelar. Ocurre cuando "… la excitación de las ondas gravitacionales por la quema de oxígeno o neón en los últimos años antes de que SN pueda permitir la inyección de energía en las capas estelares externas, lo que resulta en una envoltura inflada y/o episodios eruptivos de pérdida de masa", afirman. escribe. Pero los modelos actuales impulsados ??por ondas no coinciden con la eyección de gas de la estrella progenitora. Son consistentes con el radio de la estrella progenitora en sus últimos 130 días, pero no con el estallido de luminosidad.
En la conclusión de su artículo, los autores resumen las cosas de manera sucinta. Dado el rango de masas de los progenitores derivado de los espectros nebulares, es probable que la mayor pérdida de masa y la emisión de precursores sean el resultado de inestabilidades profundamente arraigadas en el interior estelar, muy probablemente asociadas con las etapas finales de combustión nuclear. La deposición de energía de las ondas gravitacionales generadas en las etapas de combustión de neón/oxígeno o un destello de silicio en los últimos 130 días del progenitor podría haber expulsado material estelar que luego se detectó tanto en el flujo previo a la explosión como en el espectro SN de tiempo temprano.
Si hay una supernova que se comporta así, debe haber más. Los hallazgos del equipo significan que encuestas como la encuesta transitoria Young Supernova Experiment ahora tienen una forma de encontrar más de ellos en el futuro. Si la encuesta encuentra más estrellas expulsando material como este, entonces saben que deben vigilarla para ver si colapsa y explota.
Estoy muy emocionado por todas las nuevas 'incógnitas' que han sido reveladas por este descubrimiento, dijo Jacobson-Galán. "Detectar más eventos como SN 2020tlf tendrá un impacto dramático en la forma en que definimos los últimos meses de la evolución estelar, uniendo a observadores y teóricos en la búsqueda para resolver el misterio de cómo las estrellas masivas pasan los últimos momentos de sus vidas".
Publicado originalmente en Universe Today.
Para más información sobre esta investigación:
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¿Estas dos estrellas se fusionarán en una nova roja luminosa en 2022?
En 2017, se predijo que KIC 9832227, un sistema estelar binario, se fusionaría y produciría una nova roja a principios de 2022.
¿Chocarán dos estrellas en 2022?
Según un estudio de un equipo de investigadores de Calvin College en Grand Rapids, Michigan, un sistema estelar binario probablemente se fusionará y explotará en 2022. Este es un hallazgo histórico, ya que permitirá a los astrónomos presenciar una fusión y explosión estelar por primera vez en la historia.
en que mes es la nova roja
En 2017, se predijo que el sistema daría como resultado una fusión en 2022,2 (± 0,6 años), produciendo una nova roja luminosa (LRN) que alcanzaría una magnitud aparente de 2, o aproximadamente el brillo de Polaris, la Estrella del Norte. El LRN permanecería visible a simple vista durante aproximadamente un mes.