Una supernova cercana recientemente descubierta cuya estrella expulsó hasta una masa solar completa de material el año anterior a su explosión está desafiando la teoría estándar de la evolución estelar. Las nuevas observaciones están dando a los astrónomos una idea de lo que sucede en el último año antes de la muerte y explosión de una estrella.
SN 2023ixf es una nueva supernova de Tipo II descubierta en mayo de 2023 por el astrónomo aficionado Kōichi Itagaki de Yamagata, Japón, poco después de que explotara su progenitora, o estrella de origen. Ubicada a unos 20 millones de años luz de distancia en la galaxia Molinete, la proximidad de SN 2023ixf a la Tierra, el brillo extremo de la supernova y su corta edad la convierten en un tesoro de datos observables para los científicos que estudian la muerte de estrellas masivas en explosiones de supernova.
Las supernovas de tipo II o de colapso del núcleo ocurren cuando estrellas supergigantes rojas de al menos ocho veces y hasta aproximadamente 25 veces la masa del Sol, colapsan bajo su propio peso y explotan. Si bien SN 2023ixf se ajusta a la descripción de Tipo II, observaciones de seguimiento de múltiples longitudes de onda dirigidas por astrónomos del Centro de Astrofísica | Harvard & Smithsonian (CfA), y utilizando una amplia gama de telescopios de CfA, han revelado un comportamiento nuevo e inesperado.
A las pocas horas de convertirse en supernova, las supernovas de colapso del núcleo producen un destello de luz que se produce cuando la onda de choque de la explosión alcanza el borde exterior de la estrella. SN 2023ixf, sin embargo, produjo una curva de luz que no parecía ajustarse al comportamiento esperado.
Para comprender mejor la explosión de choque de SN 2023ixf, un equipo de científicos dirigido por el becario postdoctoral de CfA, Daichi Hiramatsu, analizó datos del Telescopio Tillinghast de 1,5 m, el telescopio de 1,2 m y el MMT en el Observatorio Fred Lawrence Whipple, una instalación de CfA ubicada en Arizona. como datos del Proyecto Global Supernova, un proyecto clave del Observatorio Las Cumbres, el Observatorio Neil Gehrels Swift de la NASA y muchos otros.
Este estudio de múltiples longitudes de onda, que se publicó esta semana en The Astrophysical Journal Letters, reveló que, en marcada contradicción con las expectativas y la teoría de la evolución estelar, la explosión del choque de SN 2023ixf se retrasó varios días.
“El estallido retardado del choque es evidencia directa de la presencia de material denso debido a una reciente pérdida de masa”, dijo Hiramatsu, añadiendo que una pérdida de masa tan extrema es atípica de las supernovas de Tipo II. “Nuestras nuevas observaciones revelaron una cantidad significativa e inesperada de pérdida de masa, cercana a la masa del Sol, en el último año antes de la explosión”.
SN 2023ixf desafía la comprensión de los astrónomos sobre la evolución de las estrellas masivas y las supernovas en las que se convierten. Aunque los científicos saben que las supernovas de colapso del núcleo son puntos de origen primarios para la formación y evolución cósmica de átomos, estrellas de neutrones y agujeros negros, se sabe muy poco sobre los años previos a las explosiones estelares.
Las nuevas observaciones apuntan a una posible inestabilidad en los últimos años de la vida de una estrella, lo que resultaría en una pérdida extrema de masa. Esto podría estar relacionado con las etapas finales de la quema nuclear de elementos de gran masa, como el silicio, en el núcleo de la estrella.
Junto con observaciones de múltiples longitudes de onda dirigidas por Hiramatsu, Edo Berger, profesor de astronomía en Harvard y CfA, y asesor de Hiramatsu, realizó observaciones de ondas milimétricas de la supernova utilizando el Submillimeter Array (SMA) de CfA en la cumbre de Maunakea, Hawai’i. .
Estos datos, que también se publican en The Astrophysical Journal Letters, rastrearon directamente la colisión entre los restos de la supernova y el material denso perdido antes de la explosión. “SN 2023ixf explotó exactamente en el momento adecuado”, afirmó Berger. “Sólo unos días antes comenzamos un nuevo y ambicioso programa de tres años para estudiar las explosiones de supernovas con el SMA, y esta excitante supernova cercana fue nuestro primer objetivo”.
“La única manera de entender cómo se comportan las estrellas masivas en los últimos años de su vida hasta el punto de explosión es descubrir supernovas cuando son muy jóvenes, y preferiblemente cerca, y luego estudiarlas en múltiples longitudes de onda”, dijo Berger. “Usando telescopios ópticos y milimétricos, convertimos efectivamente SN 2023ixf en una máquina del tiempo para reconstruir lo que hacía su estrella progenitora hasta el momento de su muerte”.
El descubrimiento de la supernova en sí, y el seguimiento inmediato, tienen un significado significativo para los astrónomos de todo el mundo, incluidos aquellos que hacen ciencia en sus propios patios traseros. Itagaki descubrió la supernova el 19 de mayo de 2023 desde su observatorio privado en Okayama, Japón. Los datos combinados de Itagaki y otros astrónomos aficionados determinaron el momento de la explosión con una precisión de dos horas, lo que dio a los astrónomos profesionales del CfA y otros observatorios una ventaja en sus investigaciones. Los astrónomos del CfA han seguido colaborando con Itagaki en observaciones ópticas en curso.
“La asociación entre astrónomos aficionados y profesionales tiene una larga tradición de éxito en el campo de las supernovas”, afirmó Hiramatsu. “En el caso de SN 2023ixf, recibí un correo electrónico urgente de Kōichi Itagaki tan pronto como descubrió SN 2023ixf. Sin esta relación y el trabajo y la dedicación de Itagaki, habríamos perdido la oportunidad de obtener una comprensión crítica de la evolución de las estrellas masivas. y sus explosiones de supernovas.”
Con información de The Astrophysical Journal Letters
