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Los científicos estudian las formas de las candelas estelares, los “faros cósmicos” que ayudan a determinar las distancias en el universo.

Comunicado de Prensa ESO PR 44/06.

Un grupo de astrónomos está informando acerca de nuevos y notables descubrimientos que arrojan luz sobre un debate de más de una década sobre un tipo de supernovas, las explosiones que marcan la desaparición de una estrella: “¿mueren quemándose lentamente o se destruyen en un súbito estallido?”. A partir de sus observaciones, los científicos han descubierto que la materia eyectada por la explosión muestra una asimetría periférica significativa pero con un interior casi esférico, lo que probablemente implica que la explosión se propaga finalmente a una velocidad supersónica.

Los resultados fueron publicados el 30 de noviembre en Science Express, la versión on-line de la revista de investigación Science, por Lifan Wang (Universidad A&M; de Texas, EE.UU.), y sus colegas Dietrich Baade y Ferdinando Patat de ESO.

“Nuestros resultados sugieren fuertemente un proceso de explosión en dos etapas para este tipo de supernova”, comenta Wang. “Es un hallazgo importante con potenciales implicaciones en la cosmología”.

ESO PR Foto 44/06: Explosión grumosa Impresión artística de cómo puede lucir una supernova tipo Ia, según lo revelado por las observaciones de polarimetría espectral. Las regiones exteriores de la nube de explosión son asimétricas, con diferentes materiales que se encuentran en “grumos”, mientras que las regiones interiores son lisas, sin grumos. (pulsar sobre la imagen para ampliarla)

NOTA: para obtener una imagen de alta resolución, pulsar aquí.
Utilizando observaciones de 17 supernovas realizadas a lo largo de más de 10 años con el Telescopio Muy Grande de ESO y el Telescopio Otto Struve del Observatorio McDonald, los astrónomos infirieron la forma y la estructura de la nube de detritos eyectada desde supernovas Tipo Ia. Se cree que estas supernovas son el resultado de una estrella pequeña y densa (una enana blanca) dentro de un sistema binario. Como su compañera derrama continuamente materia sobre la enana blanca, esta última alcanza una masa crítica, lo que lleva a una inestabilidad fatal y a la supernova. Pero qué es lo que dispara la explosión inicial, y cómo es que el estallido viaja a través de la estrella, han sido por largo tiempo asuntos espinosos.

Las supernovas observadas por Wang y sus colegas ocurrieron en galaxias distantes, y a causa de las vastas distancias cósmicas no pudieron ser estudiadas en detalle utilizando técnicas convencionales de fotografía, incluyendo a la interferometría. En cambio, el equipo determinó la forma de los capullos en explosión registrando la polarización de la luz proveniente de las estrellas agonizantes.

La polarimetría descansa en el hecho de que la luz está compuesta por ondas electromagnéticas que oscilan en ciertas direcciones. La reflexión o la dispersión de la luz favorecen ciertas orientaciones de algunos campos eléctricos y magnéticos sobre otras. Esta es la razón por la cual los lentes de sol polarizados pueden filtrar el resplandor de la luz solar que se refleja en un charco. Cuando la luz se dispersa a través de los detritos en expansión de una supernova, retiene información sobre la orientación de las capas dispersoras. Si la supernova es esféricamente simétrica, todas las orientaciones estarán igualmente presentes y se promediarán, de modo que no habrá una polarización neta. Sin embargo, si la cáscara no es redonda, se imprimirá en la luz una ligera polarización neta.

“Este estudio fue posible porque la polarimetría pudo desarrollar todo su potencial gracias a la capacidad de recolección lumínica del Telescopio Muy Grande y a la muy precisa calibración del instrumento FORS”, dice Dietrich Baade.

“Nuestro estudio revela que las explosiones de las supernovas Tipo Ia son en realidad fenómenos tridimensionales”, agrega el científico. “Las regiones exteriores de la nube de estallido son asimétricas, con materiales diferentes que se encuentran en “grumos”, mientras que las regiones interiores son lisas”.

El equipo detectó por primera vez esta asimetría en 2003, como parte de la misma campaña de observaciones (ESO PR 23/03 y ESO PR Photo 26/05). Los nuevos y más extensos resultados demuestran que el grado de polarización y, por lo tanto, que la esfericidad, se correlacionan con la luminosidad intrínseca de la explosión. Cuan más luminosa es la supernova, más lisa (o menos grumosa) es.

“Esto tiene algún impacto sobre el uso de las supernovas Tipo Ia como candelas estándar”, dice Ferdinando Patat. “Esta clase de supernovas se utiliza para medir la tasa de aceleración de la expansión del universo, asumiendo que estos objetos se comportan de una manera uniforme. Pero las asimetrías pueden introducir dispersiones en las cantidades observadas”.

“Nuestro descubrimiento impone restricciones a cualquier modelo de explosiones termonucleares supernova”, agrega Wang.

Los modelos han sugerido que la grumosidad es causada por un proceso de estallido lento, denominado “deflagración”, y que deja un rastro irregular de cenizas. La lisura de las regiones interiores de la estrella en explosión implica que, en una fase dada, la deflagración da paso a un proceso más violento, una “detonación”, que viaja a velocidades supersónicas, tan rápido que borra todas las asimetrías en las cenizas dejadas atrás por el estallido más lento de la primera fase, lo que resulta en un residuo más liso, más homogéneo.

Más información

Los resultados aquí presentados son reportados en "Spectropolarimetric diagnostics of thermonuclear explosions", por Lifan Wang, Dietrich Baade y Ferdinando Patat, Science Express, Noviembre 30, 2006. El artículo también está disponible aquí.

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VLT (Very Large Telescope) de ESO en Paranal, Chile.© ESO / Paranal

Traducido para Astroseti.org por Heber Rizzo Baladán

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Web Site: ESO Press Release 44/06
Artículo: “Asymmetric Ashes”
Fecha: noviembre 30, 2006

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Enlace con el artículo original en inglés: AQUÍ.