La forma única de la explosión de una estrella revelada solo un día después de su detección
12 de Noviembre de 2025
Rápidas observaciones realizadas con el Very Large Telescope del Observatorio Europeo Austral (VLT de ESO) han revelado la muerte explosiva de una estrella justo cuando la explosión atravesaba la superficie de la estrella. Por primera vez, un equipo de astrónomos ha revelado la forma de la explosión en su etapa más temprana y fugaz. Esta breve fase inicial no habría sido observable tan solo un día después y ayuda a abordar toda una serie de preguntas sobre cómo las estrellas masivas se convierten en supernovas.
Cuando la explosión de supernova SN 2024ggi se detectó por primera vez la noche del 10 de abril de 2024, hora local, Yi Yang, profesor asistente de la Universidad de Tsinghua, en Beijing (China), y autor principal del nuevo estudio, acababa de aterrizar en San Francisco después de un vuelo de larga distancia. Sabía que tenía que actuar rápidamente. Doce horas más tarde, había enviado una propuesta de observación a ESO, que, después de un proceso de aprobación muy rápido, apuntó su telescopio VLT en Chile a la supernova el 11 de abril, solo 26 horas después de la detección inicial.
SN 2024ggi se encuentra en la galaxia NGC 3621 en la dirección de la constelación de Hydra a "sólo" 22 millones de años luz de distancia, cerca en términos astronómicos. Con un gran telescopio y el instrumento adecuado, el equipo internacional sabía que tenían una oportunidad de desentrañar la forma de la explosión poco después de que ocurriera. "Las primeras observaciones del VLT captaron la fase durante la cual la materia se aceleró por la explosión cerca del centro de la estrella disparada a través de la superficie de la estrella. Durante unas horas, la geometría de la estrella y su explosión pudieron ser, y fueron, observadas juntas", declara Dietrich Baade, astrónomo de ESO en Alemania, y coautor del estudio publicado hoy en Science Advances.
"La geometría de la explosión de una supernova proporciona información fundamental sobre la evolución estelar y los procesos físicos que conducen a estos fuegos artificiales cósmicos", explica Yang. Los mecanismos exactos tras las explosiones de supernovas de estrellas masivas, aquellas con más de ocho veces la masa del Sol, aún se debaten y son una de las preguntas fundamentales que los científicos quieren abordar. El progenitor de esta supernova fue una estrella supergigante roja, con una masa de 12 a 15 veces la del Sol y un radio 500 veces mayor, lo que convierte a SN 2024ggi en un ejemplo clásico de una explosión estelar masiva.
Sabemos que durante su vida una estrella típica mantiene su forma esférica como resultado de un equilibrio muy preciso de la fuerza gravitacional que quiere comprimirla y la presión de su motor nuclear que quiere expandirla. Cuando se queda sin su última fuente de combustible, el motor nuclear comienza a chisporrotear. Para las estrellas masivas, esto marca el comienzo de una supernova: el núcleo de la estrella moribunda colapsa, las capas de masa alrededor caen sobre él y rebotan. Este choque al rebotar se propaga hacia afuera, perturbando la estabilidad de la estrella.
Una vez que el choque atraviesa la superficie, libera inmensas cantidades de energía: la supernova se ilumina de manera impresionante y se vuelve observable. Durante una fase de corta duración, la forma inicial de la supernova se puede estudiar antes de que la explosión interactúe con el material que rodea a la estrella moribunda.
Esto es lo que este equipo ha logrado por primera vez con el VLT de ESO, utilizando una técnica llamada "espectropolarimetría". "La espectropolarimetría proporciona información sobre la geometría de la explosión que otros tipos de observación no pueden proporcionar porque las escalas angulares son demasiado pequeñas", indica Lifan Wang, coautor y profesor de la Universidad de Texas A&M (EE.UU.), quien era estudiante de ESO al comienzo de su carrera astronómica. A pesar de que la estrella en explosión aparece como un solo punto, la polarización de su luz lleva pistas ocultas sobre su geometría que el equipo pudo desentrañar. [1]
La única instalación en el hemisferio sur capaz de captar la forma de una supernova a través de tal medición es el instrumento FORS2 instalado en el VLT. Con los datos de FORS2, el equipo de astrónomos observó que la explosión inicial de material tenía forma de aceituna. A medida que la explosión se extendió hacia afuera y chocó con la materia presente alrededor de la estrella, la forma se aplanó, pero el eje de simetría de la eyección permaneció igual. "Estos hallazgos sugieren un mecanismo físico común que impulsa la explosión de muchas estrellas masivas, que manifiesta una simetría axial bien definida y actúa a grandes escalas", recalca Yang.
Con este conocimiento, la comunidad astronómica ya puede descartar algunos de los modelos actuales de supernovas y agregar nueva información para mejorar otros, proporcionando información sobre las potentes muertes de estrellas masivas. "Este descubrimiento no solo remodela nuestra comprensión de las explosiones estelares, sino que también demuestra lo que se puede lograr cuando la ciencia trasciende las fronteras", dice el coautor y astrónomo de ESO, Ferdinando Patat. "Es un poderoso recordatorio de que la curiosidad, la colaboración y la acción rápida pueden desbloquear conocimientos profundos sobre la física que da forma a nuestro Universo".
Notas
[1] Las partículas de luz (fotones) tienen una propiedad llamada polarización. En una esfera, la forma de la mayoría de las estrellas, la polarización de los fotones individuales se cancela, de modo que la polarización neta del objeto es cero. Cuando la comunidad astronómica mide una polarización neta distinta de cero, puede usar esa medida para inferir la forma del objeto (una estrella o una supernova), que emite la luz observada.
Información adicional
Esta investigación fue presentada en un artículo que aparecerá en Science Advances (doi: 10.1126/sciadv.adx2925).
El equipo está compuesto por Y. Yang (Departamento de Física, Universidad de Tsinghua, China [Universidad de Tsinghua]), X. Wen (Escuela de Física y Astronomía, Universidad Normal de Beijing, China [Universidad Normal de Beijing] y Universidad de Tsinghua), L. Wang (Departamento de Física y Astronomía, Universidad de Texas A&M, EE. UU. [Universidad de Texas A&M] y George P. y Cynthia Woods Mitchell Institute for Fundamental Physics & Astronomy Texas A&M University, EE.UU. [IFPA Texas A&M University]), D. Baade (Organización Europea para la Investigación Astronómica en el Hemisferio Sur, Alemania [ESO]), J. C. Wheeler (Universidad de Texas en Austin, EE.UU.), A. V. Filippenko (Departamento de Astronomía, Universidad de California, Berkeley, EE.UU. [UC Berkeley] e Instituto Hagler de Estudios Avanzados, Universidad de Texas A&M, EE.UU.), A. Gal-Yam (Departamento de Física de Partículas y Astrofísica, Instituto Weizmann de Ciencias, Israel), J. Maund (Departamento de Física, Royal Holloway, Universidad de Londres, Reino Unido), S. Schulze (Centro de Exploración e Investigación Interdisciplinaria en Astrofísica, Universidad Northwestern, EE.UU.), X. Wang (Universidad de Tsinghua), C. Ashall (Departamento de Física, Virginia Tech, EE.UU. e Instituto de Astronomía, Universidad de Hawái en Manoa, EE.UU.), M. Bulla (Departamento de Física y Ciencias de la Tierra, Universidad de Ferrara, Italia e INFN, Sezione di Ferrara, Italia e INAF, Osservatorio Astronomico d'Abruzzo, Italia), A. Cikota (Observatorio Gemini/NSF NOIRLab, Chile), H. Gao (Universidad Normal de Beijing e Instituto para la Frontera en Astronomía y Astrofísica, Universidad Normal de Beijing, China), P. Hoeflich (Departamento de Física, Universidad Estatal de Florida, EE. UU.), G. LI (Universidad de Tsinghua), D. Mishra (Universidad de Texas A&M y Universidad IFPA de Texas A&M), Ferdinando Patat (ESO), K. C. Patra (California y Departamento de Astronomía y Astrofísica, Universidad de California, Santa Cruz, EE.UU.), S. S. Vasylyev (UC Berkeley), S. Yan (Universidad de Tsinghua).
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