Revelan la forma única de la explosión de una estrella tras su detección

Observaciones rápidas realizadas con el Telescopio Muy Grande (VLT) del Observatorio Europeo del Sur (ESO) revelaron la muerte explosiva de una estrella en el instante en que la explosión atravesaba la superficie estelar. Por primera vez, los astrónomos desvelaron la forma de la explosión en su etapa más temprana y efímera.

Esta breve fase inicial no habría sido observable un día después y ayuda a responder un conjunto de preguntas sobre cómo las estrellas masivas se convierten en supernovas.

La explosión de la supernova SN 2024ggi fue detectada por primera vez en la noche del 10 de abril de 2024, hora local, cuando Yi Yang, profesor asistente en la Universidad de Tsinghua en Pekín, China, y autor principal del nuevo estudio, acababa de aterrizar en San Francisco tras un largo vuelo. Sabía que debía actuar rápidamente.

Doce horas después, envió una propuesta de observación al ESO, que, tras un rápido proceso de aprobación, dirigió su telescopio VLT en Chile hacia la supernova el 11 de abril, solo 26 horas después de la detección inicial.

Una oportunidad astronómica rara

La supernova SN 2024ggi se encuentra en la galaxia NGC 3621, en dirección a la constelación Hydra, a "solo" 22 millones de años luz de distancia, lo que es relativamente cercano en términos astronómicos. Con un telescopio grande y el instrumento adecuado, el equipo internacional sabía que tenía una oportunidad rara para desentrañar la forma de la explosión poco después de que ocurriera.

"Las primeras observaciones del VLT capturaron la fase durante la cual la materia acelerada por la explosión cerca del centro de la estrella atravesó la superficie estelar. Durante unas horas, se pudo observar la geometría de la estrella y su explosión juntas", afirmó Dietrich Baade, astrónomo del ESO en Alemania y coautor del estudio publicado en Science Advances.

"La geometría de una explosión de supernova proporciona información fundamental sobre la evolución estelar y los procesos físicos que conducen a estos fuegos artificiales cósmicos", explicó Yang.

Entendiendo la mecánica de las supernovas

Los mecanismos exactos detrás de las explosiones de supernovas de estrellas masivas, aquellas con más de ocho veces la masa del sol, siguen siendo objeto de debate y son una de las preguntas fundamentales que los científicos desean abordar. La progenitora de esta supernova era 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 explosión de estrella masiva.

Se sabe que durante su vida, una estrella típica mantiene su forma esférica como resultado de un equilibrio muy preciso entre la fuerza gravitacional que intenta comprimirla y la presión de su motor nuclear que intenta expandirla. Cuando se agota su última fuente de combustible, el motor nuclear comienza a fallar.

Para las estrellas masivas, esto marca el comienzo de una supernova: el núcleo de la estrella moribunda colapsa, las capas de masa que la rodean caen sobre él y rebotan. Este choque de rebote se propaga hacia afuera, interrumpiendo la estrella.

Una vez que el choque atraviesa la superficie, libera inmensas cantidades de energía; la supernova se ilumina dramáticamente y se vuelve observable. Durante una fase efímera, se puede estudiar la forma inicial de "ruptura" de la supernova antes de que la explosión interactúe con el material que rodea a la estrella moribunda.

Revelando la geometría oculta de la explosión

Esto es lo que los astrónomos han logrado ahora 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 ofrecer porque las escalas angulares son demasiado pequeñas", dijo Lifan Wang, coautor y profesor en la Universidad de Texas A&M en EE. UU., quien fue estudiante en el ESO al inicio de su carrera en astronomía.

A pesar de que la estrella en explosión aparece como un único punto, la polarización de su luz lleva pistas ocultas sobre su geometría, que el equipo pudo desentrañar.

La única instalación en el hemisferio sur capaz de capturar la forma de una supernova a través de tal medición es el instrumento FORS2 instalado en el VLT. Con los datos de FORS2, los astrónomos encontraron que la explosión inicial de material tenía forma de oliva.

A medida que la explosión se expandía y chocaba con la materia alrededor de la estrella, la forma se aplanaba, pero el eje de simetría de los desechos permanecía igual.

Implicaciones para los modelos de supernova y la ciencia

"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 gran escala", según Yang.

Con este conocimiento, los astrónomos ya pueden descartar algunos de los modelos actuales de supernova y agregar nueva información para mejorar otros, proporcionando perspectivas sobre las poderosas muertes de las estrellas masivas.

"Este descubrimiento no solo reconfigura nuestra comprensión de las explosiones estelares, sino que también demuestra lo que se puede lograr cuando la ciencia trasciende fronteras", afirma Ferdinando Patat, coautor y astrónomo del ESO.

"Es un poderoso recordatorio de que la curiosidad, la colaboración y la acción rápida pueden desbloquear profundas percepciones sobre la física que da forma a nuestro universo".