Revolución en las supernovas

Por Daniel Marín, el 19 febrero, 2010. Categoría(s): Astronomía • Cosmología • Estrellas ✎ 11

Probablemente debo ser el último con un blog de temática “espacial” en hablar sobre el tema, pero la noticia es tan importante que no me resisto a comentarla por aquí, aunque he esperado a leerme los papers correspondientes. Por supuesto, estoy hablando del reciente descubrimiento del telescopio espacial Chandra sobre el origen de las supernovas de Tipo Ia.

Las supernovas de Tipo Ia (SNIa) son cruciales en astrofísica, ya que sirven como candelas estándar para determinar las distancias entre galaxias y, por ende, el tamaño del Universo y el ritmo de su expansión (constante de Hubble). El caso es que nadie sabe exactamente los detalles de la formación de supernovas (la física implicada es muy compleja y las simulaciones numéricas requeridas darían dolor de cabeza a la mismísima Skynet), pero en el caso del Tipo Ia se supone que se generan a partir de la acreción de material proveniente de una estrella gigante roja alrededor de una enana blanca en un sistema binario, del mismo modo que el mecanismo que provoca una nova convencional: la materia que cae sobre la enana blanca provoca que ésta pueda superar el Límite de Chandrasekhar (1,38 masas solares) y…¡bum!, explosión al canto. Este es el paradigma de las supernovas que generaciones de astrónomos han estudiado y asimilado como una ley sagrada.

Sin embargo, hace tiempo que se propuso un segundo mecanismo para explicar las supernovas de Tipo Ia: la colisión de dos enanas blancas en un sistema binario. Este modelo se suponía que era mucho menos frecuente que el antes mencionado -hay muchos menos sistemas con dos enanas blancas-, pero había que tenerlo en cuenta por si su perfil luminoso era sustancialmente distinto -se consideró que no- a las supernovas generadas por el otro modelo, pues recordemos que estas explosiones se usan nada más y nada menos que para conocer la escala de nuestro Universo. ¿Cómo distinguir estos mecanismos? Pues observando en las longitudes de onda de rayos X, ya que los cálculos predicen que en los sistemas de acreción se emitirían grandes cantidades de rayos X hasta diez millones de años antes de la explosión, mientras que en el modelo de colisión de enanas blancas sólo veríamos rayos X en el momento de la explosión. El problema es que los rayos X no alcanzan la superficie de la Tierra, así que hay que utilizar telescopios espaciales, como es el caso del Chandra.

Y así llegamos al sensacional descubrimiento publicado hace unos días a partir de los datos de este telescopio. Tras estudiar los datos de seis galaxias -incluyendo el núcleo de M31- obtenidos por observaciones del Chandra (y también por el telescopio espacial infrarrojo Spitzer, para estudiar la contribución de la absorción del medio interestelar), se ha detectado una menor emisión de rayos X de la esperada. Aunque obviamente no todos los rayos X detectados provienen de supernovas, esto indica que el modelo de colisión de enanas blancas es, contra todo pronóstico, el mecanismo de creación de supernovas más común en el Universo. Según el estudio, sólo el 5% de las supernovas de Tipo Ia en galaxias elípticas -las observadas- serían debidas a la acreción, aunque este porcentaje podría aumentar en galaxias espirales. (En este punto vale la pena mencionar que muchos artículos que se han hecho eco de esta noticia han confundido la expresión early-type galaxies con “galaxias jóvenes”, cuando en realidad en astrofísica esta clasificación hace referencia a las galaxias elípticas en el diagrama de Hubble -un método morfológico de clasificación-, en contraposición con las galaxias espirales e irregulares, late-type).

Pero, siempre hay un “pero”, no todo está tan claro: determinados modelos proponen que las SNIa pueden tener lugar mediante el mecanismo de acreción antes de que la enana blanca alcance la masa límite, lo que explicaría la poca emisión de rayos X, aunque estos modelos no han logrado explicar la curva de luz de este tipo de supernovas. Por otro lado, es posible que el déficit de rayos X responda a algún tipo de característica desconocida propia de las galaxias estudiadas y que no sea extrapolable a todo el Universo, aunque esto es obviamente algo altamente improbable, pero en todo caso es evidente que hacen falta observaciones en rayos X de más galaxias antes de llegar a una conclusión precipitada. Por último, los modelos teóricos que sirven para calcular la emisión de rayos X podrían ser erróneos, pero en este punto los astrónomos son bastante escépticos de que exista un error tan significativo, teniendo en cuenta las décadas de estudio sobre el tema.

En todo caso, para los cosmólogos -a los cuales les importa poco el mecanismo físico subyacente- este resultado tiene una serie de implicaciones más graves: ¿pone este resultado en tela de juicio el uso de las SNIa como candelas estándar? No olvidemos que la existencia de la misteriosa energía oscura y la consecuente aceleración de la expansión del Universo se basan en observaciones de SNIa. Hasta ahora, la galaxia progenitora donde tenía lugar la supernova era irrelevante para este tipo de estudios, pero este resultado demuestra que habrá que tenerlo en cuenta a la hora de usarlas como candelas, algo muy difícil en el caso de galaxias primigenias. Las buenas noticias para los cosmólogos son que este estudio se ha centrado en galaxias elípticas -más el núcleo de M31- (para minimizar así los efectos de absorción del medio interestelar) precisamente el mismo tipo empleado para medir la expansión del Universo y descubrir la energía oscura, es decir, la existencia de la constante cosmológica no corre peligro…por ahora.

Una vez más, el Universo se empeña en demostrar lo poco que sabemos en realidad.


La Galaxia de Andrómeda (M31) en el visible y su núcleo observado por el Chandra (esquina superior derecha)(NASA).

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11 Comentarios

  1. Esta noticia la he leído hoy mismo y me ha chocado bastante o_o

    Pero lo que yo me pregunto ahora es cuánta es la variación de luminosidad debido al posible rango de masas de las enanas blancas en la colisión… comparada con la del mecanismo “tradicional” utilizado como candela estándard. Es decir: ¿sería suficiente para concluir “la expansión del universo no es acelerada, era todo un error de interpretación”, o el que la variación gradual de luminosidad de estos eventos al aumentar la distancia sería aún válido, sólo afectado por un incremento en la incertidumbre? (No sé si me da tiempo a echarle un vistazo al paper hoy, lo empezaré a mirar)

    Un saludo!

  2. En teoría, las observaciones de SNIa para la medición de la cte. de Hubble no se ven afectadas por este descubrimiento, pero habrá que estar atentos, porque nadie sabe ahora cómo afecta esto a los errores sistemáticos en las curvas de luz. Voy a editar el post para que quede esto más claro. El paper que he enlazado es muy cortito, así que te lo puedes leer sin problemas: en Nature hay más relacionados con el tema.

    Saludetes.

  3. Alucinado me dejas…

    No entiendo cómo puede ser que la colisión entre dos enanas blancas pueda ser el mecanismo más común de generación de supernovas. Antes de ser enanas blancas deben haber sido mucho mayores (estrellas de la secuencia principal y gigantes) y, obviamente, no han chocado entre si.

  4. Soy solo un aficionado, pero tenía entendido que la expansión del Universo era debido al corrimiento al rojo de las galaxias en función de la distancia de observación. Y las supernovas se utiliza para medir la distancia.

    Sabiendo esto, aunque exista imprecisión en las medidas de distancia, dudo mucho que sean tan relevantes como para destruir el conocimiento sobre la expansión Universal. Si miras una imagen del espacio profundo del Huble, no es dificil obtener una impresión de las distancia entre galaxias cercanas y lejanas y su grado de desorden.

    No se si mi razonamiento es correcto o no, pero hay lo dejo como simple intuición.

    Saludos y gracias por la noticia.

  5. Al anonimo anterior:

    Tengo entendido que lo que podria ponerse en tela de juicio es el hecho de que la expansion universal esta acelerandose (fenomeno para el cual se postulo la energia oscura como explicacion teorica), pero no que dicha expansion exista.

  6. Anónimo: simplificando, el corrimiento al rojo te indica la velocidad de alejamiento de un objeto (galaxia), pero para conocer la distancia necesitas una candela estándar como las SNIa para calibrar las medidas. Nadie duda de la veracidad de la expansión del Universo, pero si las SNIa no están calibradas correctamente, te puedes equivocar en estimar el ritmo de expansión y, por ende, en la edad del Universo y la contribución exacta de la energía oscura (o incluso su existencia).

    Por otro lado, no hay que olvidar que las anisotropías del fondo cósmico de microondas son otra evidencia independiente de la existencia de la energía oscura.

    Saludos.

  7. Pero acaso os creeis que la gente se va a creer toda esa serie de tonterias del universo, son solo invenciones para justificar vuestros sueldazos y el que esteis todo el dia viajando a costa de nuestros impuestos. Todos los astronomos o lo que seais vivis del cuento, el espacio no es como decis, no tiene nada de raro.

  8. Gracias a los astronomos sabemos muchisimas cosas que sin ellos no serian posible el humano sabe desde siempre que este mundo no es para siempre. por lo tanto desde ace unos cuantos miles de años enpezando por los chinos siempre quisieron explorar el espacio y ahora nuestra prioridad es avanzar ya que este mundo al ritmo que vamos no le quedan ni 2 siglos mas…osea que no digas gilipollezes que sin ellos no seriamos ¡NADA!

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Por Daniel Marín, publicado el 19 febrero, 2010
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