Una explosión espacial en capas podría ser un nuevo tipo de supernova

La inusual explosión desprendió las capas internas de una estrella moribunda y ofreció pistas sobre cómo se forjaron los elementos que componen la vida en la Tierra.

Carl Sagan dijo una vez que todos estamos hechos de materia estelar. Los astrónomos llevan mucho tiempo prediciendo que algunos de los elementos más pesados del universo que componen nuestro propio ser, como el carbono y el oxígeno, se forjan en el interior de las estrellas y se liberan cuando mueren y explotan en potentes supernovas.

Pero los astrónomos nunca habían visto pruebas definitivas de que esto ocurriera en el interior de las estrellas. Ahora, los investigadores han descubierto una estrella situada a unos dos mil millones de años luz de la Tierra que se despojó de sus capas parecidas a las de una cebolla hasta llegar a su material más pesado antes de explotar, lo que sugiere de dónde venimos.

"Conocemos más de 10.000 supernovas, pero hemos detectado una supernova que es muy, muy diferente a todo lo que habíamos observado antes", dijo Steve Schulze, astrofísico de la Universidad Northwestern y autor principal del artículo que describe el descubrimiento, publicado el miércoles en Nature. "No teníamos ni idea de que fuera posible desnudar una estrella hasta este extremo".

Schulze y su equipo descubrieron la supernova, llamada SN 2021yfj, a partir de los datos recogidos por el sondeo Zwicky Transient Facility realizado en el Observatorio Palomar de California. Observaciones adicionales realizadas con el Observatorio Keck de Hawái ayudaron a separar la luz de la explosión y los elementos que se liberaron.

Schulze y su equipo calcularon que la estrella tenía unas 60 veces la masa de nuestro sol, es decir, era bastante grande. Normalmente, cuando una estrella muere, los astrónomos observan un revoltijo de elementos de sus entrañas, que se mezclan y son lanzados al cosmos. Pero, por alguna razón, las capas de esta se fueron desprendiendo a lo largo de miles de años antes de que explotara.

Esto es importante porque da una pista de la estructura en capas de la estrella, algo nunca visto hasta ahora. Los científicos han pensado durante mucho tiempo que las estrellas tienen capas parecidas a las de una cebolla. Las capas exteriores, formadas por elementos más ligeros como el hidrógeno y el helio, dan paso en el núcleo de la estrella a elementos cada vez más pesados como el carbono, el oxígeno, el magnesio, el silicio, el azufre, el argón y, finalmente, el hierro.

El equipo observó el momento en que el núcleo de hierro de la estrella explotó, iluminando una capa estelar previamente expulsada, rica en silicio, azufre y argón.

Matt Nicholl, astrofísico de la Queen's University de Belfast, Irlanda del Norte, quien no participó en el estudio, dijo que este "confirma esta estructura de piel de cebolla de las estrellas masivas que todos esperábamos ver".

No está claro qué hizo que la estrella se desprendiera de sus capas de forma constante, pero Schulze y su equipo se inclinan por una explicación en la que pulsos internos violentos podrían haber arrancado material de la estrella de forma secuencial.

Sin embargo, la presencia de helio en la última capa de la estrella resulta confusa. "Es una mosca en la sopa que no debería estar ahí", dijo Schulze. El elemento debería haber sido una de las primeras capas expulsadas, ya que es más ligero. "El helio debería haber desaparecido miles de años antes", dijo Anya Nugent, astrofísica del Centro Harvard-Smithsonian de Astrofísica y coautora de un artículo de noticias y perspectivas publicado junto al trabajo.

Una posibilidad es que una estrella compañera haya desgarrado las capas de la estrella e inyectado helio en las capas inferiores. Otra posibilidad es que salieran disparados potentes chorros de la estrella original y "arrastraran material", dijo Nugent, aunque no se observó ningún chorro de este tipo.

Las supernovas suelen clasificarse en dos tipos principales: tipo I, que carecen de hidrógeno, y tipo II, que contienen hidrógeno. Según dijo Schulze, la SN 2021yfj pertenecería a una nueva clase, que el equipo denomina Tipo 1en.

"Las propiedades de esta supernova son muy inusuales", dijo Schulze. "No existe ningún objeto que sea ni remotamente parecido".

El equipo calcula que quizá una de cada mil supernovas experimenta una pérdida de capas extrema como esta, pero son difíciles de detectar porque tienden a parecerse bastante a otras supernovas, a menos que se analice realmente su luz en detalle, como SN 2021yfj. "Ha habido mucha suerte en este descubrimiento", dijo Schulze.

Es posible que los astrónomos detecten más supernovas de tipo 1en en el futuro utilizando telescopios como el Observatorio Vera C. Rubin de Chile, que comenzará a finales de este año un estudio del cosmos de una década de duración.

"Rubin va a detectar miles de supernovas cada día", dijo Nugent, quizá con muchos más tipos a la espera de ser descubiertos.