Crédito de la imagen: Géminis.
Al igual que un médico que intenta comprender la repentina desaparición de un paciente anciano, los astrónomos han obtenido las observaciones más detalladas de una estrella masiva vieja pero normal antes y después de que su vida terminara en una espectacular explosión de supernova.
Proyectado por el Observatorio Gemini y el Telescopio Espacial Hubble (HST) menos de un año antes de la gigantesca explosión, la estrella se encuentra en la galaxia cercana M-74 en la constelación de Piscis. Estas observaciones permitieron a un equipo de astrónomos europeos dirigido por el Dr. Stephen Smartt de la Universidad de Cambridge, Inglaterra, verificar modelos teóricos que muestran cómo una estrella como esta puede enfrentar un destino tan violento.
Los resultados fueron publicados en la edición del 23 de enero de 2004 de la revista Science. Este trabajo proporciona la primera confirmación de la teoría de larga data de que algunas de las viejas estrellas más masivas (aunque normales) del Universo terminan sus vidas en violentas explosiones de supernovas.
"Se podría argumentar que una cierta cantidad de suerte o casualidad estuvo involucrada en este hallazgo", dijo el Dr. Smartt. "Sin embargo, hemos estado buscando este tipo de estrella progenitora normal en su lecho de muerte durante algún tiempo. Me gusta pensar que encontrar los excelentes datos de Gemini y HST para esta estrella es una reivindicación de nuestra predicción de que un día tuvimos que encontrar una de estas estrellas en los inmensos archivos de datos que ahora existen ". Haga clic aquí para obtener más detalles sobre el programa de supernova en curso del Dr. Smartt.
Durante los últimos años, el equipo de investigación de Smartt ha estado utilizando los telescopios más potentes, tanto en el espacio como en el suelo, para obtener imágenes de cientos de galaxias con la esperanza de que algún día una de las millones de estrellas en estas galaxias explote como una supernova . En este caso, el famoso cazador de supernovas aficionado australiano, el reverendo Robert Evans, hizo el descubrimiento inicial de la explosión (identificada como SN203gd) mientras escaneaba galaxias con un telescopio de 12 pulgadas (31 cm) desde su casa en Nueva Gales del Sur, Australia, en Junio de 2003.
Tras el descubrimiento de Evans, el equipo del Dr. Smartt siguió rápidamente con observaciones detalladas utilizando el telescopio espacial Hubble. Estas observaciones verificaron la posición exacta de la estrella original o "progenitora". Utilizando estos datos posicionales, Smartt y su equipo buscaron en los archivos de datos y descubrieron que las observaciones del Observatorio Gemini y el HST contenían la combinación de datos necesarios para revelar la naturaleza del progenitor.
Los datos de Gemini se obtuvieron durante la puesta en marcha del Espectrógrafo de Objetos Múltiples Gemini (GMOS) en Mauna Kea, Hawai en 2001. Estos datos también se utilizaron para producir una impresionante imagen de alta resolución de la galaxia que muestra claramente la estrella progenitora roja. Haga clic aquí para ver la imagen de resolución completa de Gemini.
Armado con las observaciones anteriores de Gemini y HST, el equipo de Smartt pudo demostrar que la estrella progenitora era lo que los astrónomos clasifican como una supergigante roja normal. Antes de explotar, esta estrella parecía tener una masa aproximadamente 10 veces mayor y un diámetro aproximadamente 500 veces mayor que la de nuestro Sol. Si nuestro sol fuera del tamaño del progenitor, englobaría todo el sistema solar interno alrededor del planeta Marte.
Las estrellas supergigantes rojas son bastante comunes en el universo y un excelente ejemplo se puede ver fácilmente durante enero desde casi cualquier lugar de la Tierra mirando a Betelgeuse, la estrella del hombro rojo brillante en la constelación de Orión (ver el cuadro del buscador aquí). Como SN2003gd, Se cree que Betelgeuse podría enfrentar el mismo destino explosivo en cualquier momento desde la próxima semana hasta miles de años a partir de ahora.
Después de que SN2003gd explotó, el equipo observó su luz gradualmente desvanecida durante varios meses utilizando el grupo de telescopios Isaac Newton Group en La Palma. Estas observaciones demostraron que se trataba de una supernova de tipo II normal, lo que significa que el material expulsado de la explosión es rico en hidrógeno. Los modelos de computadora desarrollados por los astrónomos han predicho durante mucho tiempo que las supergigantes rojas con atmósferas de hidrógeno extendidas y gruesas producirían estas supernovas de tipo II, pero hasta ahora no han tenido la evidencia de observación para respaldar sus teorías. Sin embargo, la resolución y profundidad fantásticas de las imágenes de Gemini y Hubble le permitieron al equipo Smartt estimar la temperatura, la luminosidad, el radio y la masa de esta estrella progenitora y revelar que era una estrella grande y vieja normal. "La conclusión es que estas observaciones proporcionan una fuerte confirmación de que las teorías para la evolución estelar y los orígenes de estas explosiones cósmicas son correctas", dijo el coautor Seppo Mattila, del Observatorio de Estocolmo.
Esta es solo la tercera vez que los astrónomos ven al progenitor de una explosión de supernova confirmada. Las otras eran supernovas de tipo II peculiares: SN 1987A, que tenía un progenitor supergigante azul, y SN 1993J, que surgió de un sistema estelar binario de interacción masiva. Haga clic aquí para más detalles.
El Dr. Smartt concluye: “¿Las explosiones de supernovas producen y distribuyen los elementos químicos que componen todo en el Universo visible? Especialmente la vida. Es fundamental que sepamos qué tipo de estrellas producen estos bloques de construcción si queremos comprender nuestros orígenes ”.
Los datos archivados de Gemini y HST fueron críticos para el éxito de este proyecto. "Este descubrimiento es un ejemplo perfecto del inmenso valor de los datos de archivo para nuevos proyectos científicos", dijo el Dr. Colin Aspin, Gemini Scientist responsable del desarrollo del Gemini Science Archive (GSA). Continuó, "este descubrimiento demuestra los resultados espectaculares que se pueden obtener mediante el uso de datos de archivo y subraya la importancia de desarrollar el GSA para las futuras generaciones de astrónomos".
El espectrógrafo de múltiples objetos Gemini utilizado para hacer las observaciones de Gemini son instrumentos gemelos construidos como una asociación conjunta entre Gemini, el Observatorio Astrofísico Dominion, Canadá, el Centro de Tecnología de Astronomía del Reino Unido y la Universidad de Durham, Reino Unido. Por separado, el Observatorio Nacional de Astronomía Óptica de EE. UU. Proporcionó el subsistema del detector y el software relacionado. GMOS está diseñado principalmente para estudios espectroscópicos donde se requieren varios cientos de espectros simultáneos, como cuando se observan cúmulos de estrellas y galaxias. GMOS también tiene la capacidad de enfocar imágenes astronómicas en su conjunto de más de 28 millones de píxeles.
El Grupo de Telescopios Isaac Newton (ING) es un establecimiento del Consejo de Investigación de Física y Astronomía de Partículas (PPARC) del Reino Unido, la Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek (NWO) de los Países Bajos y el Instituto de Astrofísica de Canarias ( IAC) en España. El ING opera el telescopio William Herschel de 4,2 metros, el telescopio Isaac Newton de 2,5 metros y el telescopio Jacobus Kapteyn de 1,0 metros. Los telescopios están ubicados en el Observatorio Español Roque de Los Muchachos en La Palma, operado por el Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC).
Información de contexto:
Las supernovas se encuentran entre los fenómenos más enérgicos observados en todo el universo. Cuando una estrella de más de ocho veces la masa de nuestro Sol alcanza el final de su reserva de combustible nuclear, su núcleo ya no es estable por colapsar bajo su propio peso inmenso. A medida que el núcleo de la estrella colapsa, las capas externas son expulsadas en una onda de choque de rápido movimiento. Esta enorme liberación de energía da como resultado una supernova que es aproximadamente mil millones de veces más brillante que nuestro Sol, y es comparable al brillo de una galaxia entera. Después de destruirse, el núcleo de la estrella se convierte en una estrella de neutrones o en un agujero negro.
El equipo está compuesto por Stephen J. Smartt, Justyn R. Maund, Margaret A. Hendry, Christopher A. Tout y Gerald F. Gilmore (Universidad de Cambridge, Reino Unido), Seppo Mattila (Observatorio de Estocolmo, Suecia) y Chris R Benn (Grupo Isaac Newton de Telescopios, España).
Fuente original: Comunicado de prensa de Gemini
