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Las estrellas más
masivas mueren en explosiones colosales, supernovas,
cuya potencia las hace visibles a través
de las distancias inmensas que median entre las galaxias. Pero estas
explosiones son mucho más
complejas de lo que se creía.
Observaciones recientes realizadas en el Observatorio de Calar Alto profundizan en uno de los rasgos de esta complejidad: la forma no
esférica de las
explosiones.
Estrellas «nuevas»: luz visible e invisible
La aparición súbita de estrellas nuevas y muy brillantes en el firmamento es un fenómeno del que hay constancia desde que existen registros históricos. Estos astros nuevos luego se atenuaban con el paso de las semanas y los meses hasta desaparecer. Las más luminosas de estas «estrellas nuevas» reciben el nombre de «supernovas », y la astrofísica moderna explica que algunas de ellas (aunque no todas) corresponden en realidad a las explosiones colosales que marcan el fin de la vida de estrellas muy masivas. Estos astros consumen la totalidad del combustible que los hace brillar y cuya energía sostiene su estructura frente a la fuerza gravitatoria que tiende a comprimirlas. Al agotar sus recursos, estas estrellas sufren una crisis energética que conduce a un colapso violentísimo que culmina en una explosión de dimensiones apocalípticas.
La ciencia estudia las supernovas desde hace muchas décadas a través de la luz visible que emiten, pero los avances recientes en tecnología astronómica permiten estudiarlas mediante «luz invisible»: radiación que corresponde a bandas del espectro electromagnético fuera del rango clásico de la luz visible. Las observaciones realizadas desde satélites brindan acceso a los rayos X y gamma, dos tipos de «luz» que solo pueden captarse si se sitúa el telescopio en el espacio, por encima de la atmósfera terrestre. Javier Gorosabel (Instituto de Astrofísica de Andalucía) pertenece a un equipo de investigación que se dedica desde hace años al estudio de las fuentes explosivas de rayos gamma (conocidas por sus siglas inglesas, GRB, de gamma-ray bursts). Aunque el fenómeno GRB aún supone uno de los misterios más llamativos de la astrofísica moderna, los estudios realizados hasta la fecha han arrojado mucha luz sobre la naturaleza de estas emisiones gigantescas de energía. Los científicos han descubierto que hay dos grandes grupos de GRB: de corta duración y de larga duración. A la vez, existen pruebas que vinculan de manera muy sólida las fuentes explosivas de rayos gamma de larga duración con algunos tipos de supernova.
Supernova 2006aj
Las observaciones realizadas por el equipo de Gorosabel emplearon el telescopio de 2.2 m de Calar Alto, durante el tiempo adjudicado al programa de «objetivos de oportunidad» de Alberto Castro-Tirado (IAA). También utilizaron el telescopio NOT (Nordic Optical Telescope) de La Palma y el telescopio AZT-8 (Crimea, Ucrania). Los datos no solo confirman el vínculo ya conocido entre fuentes explosivas de rayos gamma de larga duración y cierto tipo de supernovas, sino que además aportan datos cruciales sobre la geometría de los procesos que conducen a la muerte de las estrellas masivas. La clave está en la polarización de la luz.
Luz polarizada: explosiones no esféricas
La luz se propaga en el espacio como una onda, una vibración del campo electromagnético que puede compararse con las ondulaciones que se producen en la superficie del agua cuando se arroja una piedra. Pero, así como las ondas en el agua implican movimientos solo verticales (arriba-abajo), las ondas de luz naturales suelen oscilar en todos los planos posibles: arriba-abajo, izquierda-derecha y todas las direcciones intermedias, sin que predomine una sobre las demás.
En palabras de Gorosabel, «la manera natural de explicar nuestras medidas de polarización consiste en admitir que la supernova experimenta una expansión no esférica». Dicho de otro modo, la estrella que explota no lo hace de manera uniforme, sino que expulsa el material y la radiación preferentemente en ciertas direcciones privilegiadas.
Los primeros modelos de explosiones de supernova eran muy simples y admitían de entrada, a falta de otros datos, simetría esférica. Observaciones de este tipo, posibles gracias a las destacadas capacidades para la medida de la polarización de instrumentos como CAFOS (disponible en el telescopio de 2.2 m de Calar Alto) obligan a adaptar los modelos para que reflejen la complejidad del fenómeno observado. La falta de simetría esférica detectada en algunas explosiones de supernovas indica que en estos procesos desempeña un papel crucial la rotación de las estrellas que mueren: el eje de rotación de los astros, y la velocidad con la que giran, determinan unas direcciones privilegiadas que afectan a la simetría de la explosión y gobiernan de manera crucial ciertos fenómenos involucrados en el proceso de la muerte estelar.
Una explosión estelar vista a una distancia de cientos de millones de años-luz se muestra como un simple puntito de luz. Pero las modernas tecnologías de observación y las ideas de los científicos que las emplean, permiten extraer de un solo punto luminoso datos valiosos sobre la geometría y el mecanismo físico de un fenómeno cuyo desarrollo no se puede observar directamente.
Imagen:
Imagen polarimétrica de la SN2006aj obtenida con CAFOS (485 kB). El instrumento CAFOS acoplado al telescopio de 2.2 m de Calar Alto produce este efecto de «barras y estrellas» cuando se emplea en modo polarimétrico: las imágenes estelares aparecen duplicadas y cada imagen individual corresponde a luz emitida en un plano de polarización diferente. La imagen doble de la supernova está marcada con flechas.
© Observatorio de Calar Alto, abril 2007