Las supernovas tipo 1a se usan para medir la distancia en el Universo porque explotan con el mismo brillo, detonando cuando una estrella enana blanca consume una cantidad específica de material de un compañero binario. Una nueva investigación indica que las explosiones de supernovas Tipo 1a comienzan agrupadas y desiguales, pero una segunda explosión esférica abruma a la primera creando un residuo suave. Esto establece los límites de incertidumbre en las mediciones de distancia que usan supernovas de Tipo 1a.
Los astrónomos están reportando nuevos hallazgos notables que arrojan luz sobre un debate de una década sobre un tipo de supernovas, las explosiones que marcan la desaparición final de una estrella: ¿muere la estrella en una combustión lenta o con una explosión rápida? A partir de sus observaciones, los científicos descubren que la materia expulsada por la explosión muestra una asimetría periférica significativa pero un interior casi esférico, lo que probablemente implica que la explosión finalmente se propaga a velocidad supersónica.
Estos resultados se informan hoy en Science Express, la versión en línea de la revista de investigación Science, de Lifan Wang, Texas A&M University (EE. UU.), Y sus colegas Dietrich Baade y Ferdinando Patat de ESO.
"Nuestros resultados sugieren fuertemente un proceso de explosión en dos etapas en este tipo de supernova", comenta Wang. "Este es un hallazgo importante con implicaciones potenciales en cosmología".
Utilizando observaciones de 17 supernovas realizadas durante más de 10 años con el Very Large Telescope de ESO y el Otto Struve Telescope del Observatorio McDonald, los astrónomos dedujeron la forma y la estructura de la nube de desechos arrojados por las supernovas de Tipo Ia. Se cree que tales supernovas son el resultado de la explosión de una estrella pequeña y densa, una enana blanca, dentro de un sistema binario. A medida que su compañero continuamente derrama materia sobre la enana blanca, la enana blanca alcanza una masa crítica, lo que lleva a una inestabilidad fatal y a la supernova. Pero lo que desencadena la explosión inicial y cómo la explosión viaja a través de la estrella han sido problemas espinosos.
Las supernovas que Wang y sus colegas observaron ocurrieron en galaxias distantes, y debido a las vastas distancias cósmicas no se pudieron estudiar en detalle utilizando técnicas de imagen convencionales, incluida la interferometría. En cambio, el equipo determinó la forma de los capullos explosivos al registrar la polarización de la luz de las estrellas moribundas.
La polarimetría se basa en el hecho de que la luz está compuesta de ondas electromagnéticas que oscilan en ciertas direcciones. La reflexión o dispersión de la luz favorece ciertas orientaciones de los campos eléctricos y magnéticos sobre otras. Esta es la razón por la cual las gafas de sol polarizadas pueden filtrar el brillo de la luz solar reflejada en un estanque. Cuando la luz se dispersa a través de los escombros en expansión de una supernova, retiene información sobre la orientación de las capas de dispersión. Si la supernova es esféricamente simétrica, todas las orientaciones estarán presentes por igual y se promediarán, por lo que no habrá polarización neta. Sin embargo, si la carcasa de gas no es redonda, se imprimirá una ligera polarización neta en la luz.
"Este estudio fue posible porque la polarimetría podría desplegar toda su fuerza gracias al poder de recolección de luz del Very Large Telescope y la calibración muy precisa del instrumento FORS", dice Dietrich Baade.
"Nuestro estudio revela que las explosiones de supernovas de tipo Ia son realmente fenómenos tridimensionales", agrega. "Las regiones externas de la nube de explosión son asimétricas, con diferentes materiales que se encuentran en" grupos ", mientras que las regiones internas son lisas".
El equipo de investigación detectó esta asimetría por primera vez en 2003, como parte de la misma campaña de observación (ESO PR 23/03 y ESO PR Photo 26/05). Los resultados nuevos y más extensos muestran que el grado de polarización y, por lo tanto, la asfericidad, se correlaciona con el brillo intrínseco de la explosión. Cuanto más brillante es la supernova, más suave o menos grumosa es.
"Esto tiene cierto impacto en el uso de supernovas de tipo Ia como velas estándar", dice Ferdinando Patat. “Este tipo de supernovas se usa para medir la tasa de aceleración de la expansión del Universo, suponiendo que estos objetos se comporten de manera uniforme. Pero las asimetrías pueden introducir dispersiones en las cantidades observadas ".
"Nuestro descubrimiento impone fuertes restricciones a cualquier modelo exitoso de explosiones de supernovas termonucleares", agrega Wang.
Los modelos han sugerido que la aglomeración es causada por un proceso de combustión lenta, llamado "deflagración", y deja un rastro irregular de cenizas. La suavidad de las regiones internas de la estrella en explosión implica que en una etapa 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 que quedan atrás por la combustión más lenta de la primera etapa, lo que da como resultado un residuo más homogéneo y suave.
Fuente original: Comunicado de prensa de ESO
