La mayor parte del calcio del universo, incluido el mismo calcio de nuestros dientes y huesos, se creó en el último suspiro de las estrellas moribundas.
Llamadas "supernovas ricas en calcio", estas explosiones estelares son tan raras que los astrofísicos han luchado por encontrarlas y posteriormente estudiarlas. La naturaleza de estas supernovas y su mecanismo para crear calcio, por lo tanto, ha permanecido difícil de alcanzar.
Ahora, un equipo dirigido por la Universidad de Northwestern ha descubierto potencialmente la verdadera naturaleza de estos eventos raros y misteriosos. Por primera vez, los investigadores examinaron una supernova rica en calcio, denominada SN 2019ehk, con imágenes de rayos X, lo que proporciona un resultado sin precedentes.vislumbrar la estrella durante el último mes de su vida y explosión final.
El estudio, que incluye datos del Observatorio WM Keck en Maunakea en Hawái, se publica en la edición del 5 de agosto de 2020 de El diario astrofísico .
Los nuevos hallazgos revelaron que una supernova rica en calcio es una estrella compacta que arroja una capa externa de gas durante las etapas finales de su vida. Cuando la estrella explota, su materia choca con el material suelto en esa capa externa, emitiendo brillantesRayos X. La explosión general provoca temperaturas intensamente calientes y alta presión, lo que provoca una reacción nuclear que produce calcio.
"Estos eventos son tan pocos en número que nunca hemos sabido qué produjo una supernova rica en calcio", dijo el autor principal, Wynn Jacobson-Galan, investigador graduado de la NSF en la Universidad Northwestern. "Al observar lo que hizo esta estrella en sumes antes de que alcanzara su final crítico y tumultuoso, escudriñamos un lugar previamente inexplorado, abriendo nuevas vías de estudio dentro de la ciencia transitoria ".
"Antes de este evento, teníamos información indirecta sobre qué supernovas ricas en calcio podrían ser o no", dijo la autora principal Raffaella Margutti, profesora asistente de física y astronomía en la Universidad Northwestern y miembro de CIERA Centro de Exploración Interdisciplinariae Investigación en Astrofísica. "Ahora, podemos descartar con seguridad varias posibilidades".
'El más rico de los ricos'
Si bien todo el calcio proviene de las estrellas, las supernovas ricas en calcio tienen el impacto más poderoso. Las estrellas típicas crean pequeñas cantidades de calcio lentamente al quemar helio a lo largo de sus vidas. Las supernovas ricas en calcio, por otro lado, producen cantidades masivas de calcio ensegundos.
"La explosión está tratando de enfriarse", explicó Margutti. "Quiere regalar su energía, y la emisión de calcio es una forma eficiente de hacerlo".
Usando el espectrómetro de imágenes de baja resolución LRIS del Observatorio Keck, los investigadores descubrieron que SN 2019ehk emitía la mayor cantidad de calcio jamás observada en un evento astrofísico singular.
"El hermoso espectro de Keck reveló que no solo era rico en calcio", dijo Margutti. "Era el más rico de los ricos".
'Se inició una colaboración global'
En abril de 2019, el astrónomo aficionado Joel Shepherd adquirió la primera imagen de SN 2019ehk, mientras que Jaroslaw Grzegorzek fue el primero en informar al Servidor de nombres transitorios de una nueva supernova en Messier 100 M100, una galaxia espiral ubicada a 55 millones deaños luz de la Tierra.
"Tan pronto como el mundo supo que había una supernova potencial en M100, se inició una colaboración global", dijo Jacobson-Galan. "Todos los países con un telescopio prominente se volvieron para mirar este objeto".
La operación de seguimiento mundial se movió tan rápido que la supernova se observó solo 10 horas después de la explosión. Observatorios líderes como el satélite Swift de la NASA, el observatorio Lick y el observatorio Keck se encontraban entre los telescopios activados para examinar SN 2019ehk en longitudes de onda ópticas.
El estudiante graduado de la Universidad de California en Santa Bárbara, Daichi Hiramatsu, fue el primero en hacer que Swift estudiara SN 2019ehk en rayos X y ultravioleta. La emisión de rayos X detectada con Swift solo se prolongó durante cinco días antes de desaparecer por completo.
"En el mundo de los transitorios, tenemos que descubrir las cosas muy, muy rápido antes de que se desvanezcan", dijo Margutti. "Inicialmente, nadie estaba buscando rayos X. Daichi notó algo y nos alertó sobre la extraña apariencia de lo queparecían rayos X. Miramos las imágenes y nos dimos cuenta de que había algo allí. Era mucho más luminoso de lo que nadie hubiera pensado. No había teorías preexistentes que predijeran que los transitorios ricos en calcio serían tan luminosos en longitudes de onda de rayos X."
Descubriendo nuevas pistas
La breve luminosidad de SN 2019ehk le contó a otro una historia sobre su naturaleza. Los investigadores del noroeste creen que la estrella arrojó una capa exterior de gas en sus últimos días. Cuando la estrella explotó, su material chocó con esta capa exterior para producir una explosión brillante y enérgicade rayos X.
"La luminosidad nos dice cuánto material arrojó la estrella y qué tan cerca estaba ese material de la estrella", dijo Jacobson-Galan. "En este caso, la estrella perdió una cantidad muy pequeña de material justo antes de explotar. Ese materialtodavía estaba cerca. "
Aunque el telescopio espacial Hubble había estado observando M100 durante los últimos 25 años, el poderoso dispositivo nunca registró la estrella, que estaba experimentando su evolución final, responsable de SN 2019ehk. Los investigadores utilizaron las imágenes del Hubble para examinar el sitio de la supernova.antes de que ocurriera la explosión y dicen que esta es otra pista más sobre la verdadera naturaleza de la estrella.
"Probablemente era una enana blanca o una estrella masiva de muy baja masa", dijo Jacobson-Galan. "Ambas serían muy débiles".
"Sin esta explosión, no sabrías que hubo algo allí", agregó Margutti. "Ni siquiera Hubble podría verlo".
El estudio, "SN 2019ehk: un transitorio rico en Ca de doble pico con emisión de rayos X luminosa y características espectrales de ionización de choque", fue respaldado por la National Science Foundation números de premio DGE-1842165, PHY-1748958 y AST-1909796.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Observatorio WM Keck . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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