Una estrella 'Living Dead' que podría arrojar luz sobre el universo temprano (mesa redonda de Kavli)

Una estrella 'Living Dead' que podría arrojar luz sobre el universo temprano (mesa redonda de Kavli)


Adam Hadhazy, escritor y editor de The Kavli Foundation contribuyó con este artículo a Space.com's Expert Voices: Op-Ed & Insights .

Una estrella recién descubierta en un La galaxia cercana parece haber engañado a la muerte al explotar al menos dos veces como una supernova. Podría ser un retroceso a las primeras estrellas que se formaron.

ESTÁ ROMPE TODAS LAS REGLAS. Normalmente, una supernova marca la muerte de una estrella de mamut, que luego eclipsa brevemente a toda una galaxia antes de desvanecerse. No es así para una desconcertante supernova que estalló en una galaxia cercana en 2014. En lugar de ser el final de la historia, la explosión estelar inexplicablemente comenzó a iluminarse y desde entonces se ha atenuado, y luego volvió a iluminarse cuatro veces más. . [ Fotos de Supernova: Grandes imágenes de Star Explosions ]

Si eso no fuera lo suficientemente extraño, resulta que una supernova explotó en el mismo lugar en el cielo hace más de 60 años. De alguna manera, una estrella que aparentemente murió alrededor de la época en que Elvis Presley lanzó su primer disco sobrevivió solo para morir de nuevo: una verdadera estrella "viva muerta".

Los astrofísicos sospechan que este zombie estelar aparente era un tipo raro y colosal de estrella con 50 a 100 veces la masa de nuestro sol. Las primeras estrellas del universo eran igualmente enormes, piensan, aunque estos objetos distantes están más allá del alcance incluso de nuestros telescopios más poderosos. La estrella de re-explosión podría, por lo tanto, ser un anacronismo cósmico, ofreciendo a los científicos una visión sin precedentes del universo primigenio.

Para discutir el gran potencial científico de esta supernova la Fundación Kavli se acercó a dos científicos clave para su descubrimiento, así como a un astrofísico que se especializa en estrellas masivas.

Los participantes fueron:

La siguiente es una transcripción editada de su mesa redonda. A los participantes se les ha brindado la oportunidad de enmendar o editar sus comentarios.

LA FUNDACIÓN KAVLI: Iair, has llamado a esta supernova el mayor rompecabezas que has visto en tu carrera estudiando explosiones estelares. ¿Qué lo hace tan desconcertante?

IAIR ARCAVI: La mayoría de las supernovas se vuelven brillantes durante unos días o semanas, luego se debilitan durante unas pocas semanas y meses, y luego desaparecen y nunca las vemos de nuevo. ¡Esta supernova se ha vuelto brillante, débil, brillante, casi cinco veces en el transcurso de tres años! Nunca hemos visto eso antes.

 Iair Arcavi estudia las firmas observacionales y las características de las supernovas del colapso del núcleo y otros eventos cósmicos transitorios.

Iair Arcavi estudia las firmas observacionales y las características de las supernovas de colapso del núcleo y otros eventos cósmicos transitorios.

Crédito: Iair Arcavi

Otra cosa extraña es que cuando tomamos un espectro, o huella dactilar, de esta supernova, que es útil para identificar de qué tipo es, obtuvimos resultados muy comunes. A pesar del comportamiento extraño de las supernovas, el espectro coincidía con el de las supernovas más típicas, que tienen una gran cantidad de hidrógeno en ellas. Hemos visto cientos de esos. Un espectro normal era lo último que esperábamos ver.

La tercera cosa desconcertante: encontramos esta placa fotográfica de 1954 con una imagen de la galaxia anfitriona de esta supernova, y podemos ver una supernova que se activa en la misma posición. Nunca hemos visto el mismo lugar en el cielo explotar dos veces antes, y mucho menos con 60 años de diferencia.

TKF: ¿Cómo encontró exactamente esa pieza crucial de evidencia?

ARCAVI : Fue coautor del artículo Peter Nugent profesor de la Universidad de California, Berkeley y del Laboratorio de Berkeley, quien pensó mirar hacia atrás para ver si había alguna información en las encuestas históricas. Curiosamente, ¡la imagen de 1954 fue tomada por el mismo telescopio que descubrió la supernova en 2014! En 1954, el telescopio inspeccionó todo el cielo, y lo hizo nuevamente en 1993. Todas las placas fotográficas de ambas encuestas fueron escaneadas, digitalizadas y puestas en línea. Puede ir a un sitio web, escribir en cualquier posición en el cielo y le mostrará las imágenes de esas encuestas anteriores. Cuando Peter marcó las coordenadas de esta supernova inusual, descubrió en la investigación de 1954 una brillante fuente de luz en esa misma posición. ¡Todos nos sorprendimos mucho cuando vimos eso!

TKF: Emily y Lars, ¿cuáles fueron sus reacciones ante el descubrimiento de esta supernova?

EMILY LEVESQUE: Aprendí al respecto cuando salió el periódico. Los estudiantes en mi grupo de investigación inmediatamente comenzaron a presentar ideas sobre lo que podría ser esta supernova. Estudiamos estrellas masivas y estamos realmente interesados ​​en sus agonías, sus estados evolutivos finales antes de que se conviertan en supernovas. Cuanto más leemos acerca de esta nueva supernova, más rara se vuelve. [ Conozca su Novas Explicación de Explosiones Estelares (Infografía) ]

 Lars Bildsten investiga los dos tipos comunes de supernovas, que involucran estrellas enanas blancas o núcleos colapsados ​​de estrellas masivas, así como también más exóticas, tipos de supernovas especulativas.

Lars Bildsten investiga los dos tipos comunes de supernovas, que incluyen estrellas enanas blancas o núcleos colapsados ​​de estrellas masivas, así como tipos de supernovas más exóticas y especulativas.

Crédito: Erika Bildsten

LARS BILDSTEN: En los últimos años, Iair compartió conmigo y algunos colegas las noticias sobre el extraño reforzamiento de esta supernova. Habíamos empezado a tratar de hacer un trabajo teórico para entenderlo, pero la parte divertida era que ninguna de nuestras ideas funcionaba.

La gran pregunta sigue siendo, ¿cuál es la fuente de energía de la supernova? Las supernovas típicas, de una estrella masiva colapsada, desaparecen después de aproximadamente 100 días. Eso es porque la explosión deja solo una cierta cantidad de energía en el material estelar que se expande en el espacio. La temperatura de ese material y la luz que emite disminuyen con el tiempo. Pero eso no sucedió para esta supernova. Su material se vuelve a energizar, y es una pregunta bastante abierta sobre cómo.

TKF: Bueno, ¿qué podría estar causando que esta supernova se comporte de esa manera?

BILDSTEN: Podría estar relacionado con algo llamado "inestabilidad de pares", que es un fenómeno que creemos que puede suceder en las estrellas más masivas del universo, aquellas que tienen más de 100 veces la masa de nuestro sol. Estas estrellas se calientan tanto que comienzan a crear pares electrón-positrón. Los electrones son las familiares partículas cargadas negativamente que se arremolinan alrededor de los núcleos en cada átomo, mientras que los positrones son ​​su contraparte con carga positiva, que generalmente solo se crean cuando los núcleos sufren desintegraciones radiactivas. Sin embargo, una vez que el centro de la estrella alcanza las condiciones en las que la radiación puede crear estos pares, el soporte de presión en la estrella disminuye. Eso fuerza un colapso parcial, encendiendo una reacción termonuclear fugitiva que desencadena una explosión.

Las estrellas más pequeñas pueden entrar y salir de la producción de pares electrón-positrón. Durante uno de estos episodios, la estrella cae sobre sí misma y expulsa una gran parte de su masa. Pero la estrella sobrevive, solo para luego tener otra contracción y una eyección posterior. Entonces, obviamente, ver algo que es brillante en 1954 y nuevamente en 2014 es sugestivo de este mecanismo. Diría que es una buena hipótesis de trabajo.

TKF: Emily, tu investigación se centra en las estrellas masivas que Lars acaba de mencionar, que se cree que fueron mucho más comunes en el universo temprano. ¿Qué podemos aprender sobre la era cósmica pasada estudiando un evento como esta supernova?

 Emily Levesque explora las vidas y muertes de estrellas masivas usando una combinación de observaciones y recursos de modelaje.

Emily Levesque explora las vidas y muertes de estrellas masivas usando una combinación de observaciones y recursos de modelado.

Crédito: Emily Levesque

LEVESQUE: Entender cómo se comportaron las primeras estrellas en el universo, cómo nacieron, evolucionaron y murieron, es realmente la clave que necesitamos para explicar la evolución química de nuestro universo. Esto se remonta a la idea de "estamos todos hechos de estrellas" de Carl Sagan . Para entender de dónde vino el primer "material estrella", debemos entender las primeras estrellas. Pero están simplemente demasiado lejos para observar directamente.

En cambio, tenemos que mirar a las estrellas que están más cerca y que podrían comportarse de manera similar a esas primeras estrellas. Esta supernova inusual podría ayudarnos a entender cómo murieron las primeras estrellas masivas. Es el primer, mejor y hasta ahora único ejemplo que tenemos.

BILDSTEN: A todos nos gustaría encontrar la "primera estrella ". Esa es una frontera que seguiremos investigando con la próxima generación de telescopios importantes.

TKF: ¿Qué vamos a hacer con el hecho de que esta extraña supernova, supuestamente liberada por un tipo de estrella que no ha existido desde el universo temprano, sucedió en una galaxia "moderna" cercana?

ARCAVI: Esa es otra cosa muy desconcertante sobre esta supernova. ¿Por qué está en una galaxia solo a unos 500 millones en vez de a miles de millones de años luz de distancia? Hay algunas pistas intrigantes.

Se encuentra en una muy pequeña galaxia débil del tipo que normalmente es pobre en lo que los astrónomos llamamos "metales", que son elementos químicos más pesados ​​que el helio. Ser pobre en metales en realidad ayuda a las estrellas a crecer más masivamente. Además, esta supernova ocurrió en el borde de esta galaxia, donde esperamos que el suministro de metales sea el más bajo. Este tipo de regiones podría ser muy parecido a lo que era el universo entero en épocas anteriores, poco después de el Big Bang cuando las estrellas masivas deberían haberse formado.

LEVESQUE: Eso es derecho. Podría haber galaxias enteras, o pequeños bolsillos dentro de las galaxias, que tengan una química similar a la del universo joven. De hecho, sabemos de galaxias bastante cercanas, como I Zwicky 18 que son extremadamente bajas en metales. A medida que obtengamos telescopios más potentes en los próximos años, vamos a mejorar en el mapeo del contenido de metal en las galaxias. Queremos ver si las supernovas tienden a explotar en ambientes pobres en metales o ricos en metales. [ El Universo: Big Bang to Now en 10 sencillos pasos ]

TKF: Una investigación llamada Palomar Transient Factory encontró esta extraña supernova, y luego el Observatorio Las Cumbres, una red mundial de telescopios , capturó su rebrighten sin precedentes con el tiempo. ¿Cómo está cambiando este tipo de instalaciones la forma en que hacemos la astronomía? ¿Y cómo podrían ayudar a resolver el enigma de esta supernova?

ARCAVI: Ese es un aspecto muy importante de este descubrimiento. Estas observaciones habrían sido casi imposibles de hacer hace unos años, y esa podría ser otra razón por la que no hemos visto este tipo de supernova antes.

La Palomar Transient Factory fue una nueva y revolucionaria encuesta que detectó destellos de luz en el cielo. Descubrió cerca de 10 nuevas supernovas por noche, demasiadas para seguir. Así que hicimos un triage cada noche para elegir los más interesantes. Fue un poco afortunado que Palomar Transient Factory simplemente siguiera monitoreando esta supernova aparentemente normal para nosotros, porque luego vimos que se volvía más brillante y nos dimos cuenta de que algo interesante estaba sucediendo.

En ese momento, activamos el Observatorio Las Cumbres, que es una red robótica de telescopios . Desde ese momento, durante aproximadamente tres años, pudimos tomar imágenes y huellas dactilares de la supernova cada tres días. Eso hubiera sido muy difícil antes. Con un telescopio regular, debe viajar al observatorio, ingresar manualmente sus observaciones, luego viajar de regreso, luego analizar sus datos, y si tiene suerte, puede obtener otra noche en el observatorio un mes después. Obtener los datos que nos recibió Las Cumbres habría requerido un estudiante de posgrado de tiempo completo y un montón de tiempo de telescopio dedicado.

 El domo del telescopio Samuel Oschin, que albergaba la cámara Palomar Transient Factory y actualmente alberga a su sucesor, el Zwicky Transient Facility.

El Domo del Telescopio Samuel Oschin, que albergaba la cámara Palomar Transient Factory y actualmente alberga a su sucesor, el Zwicky Transient Facility.

Crédito: Observatorio Palomar / Caltech

En cambio, simplemente hicimos clic en un botón y la red del telescopio se puso en funcionamiento automáticamente. Hice clic en ese botón hace tres años y no le dije que se detuviera, así que seguimos obteniendo datos durante tres años. Tener esa cobertura continua realmente nos permite enfrentar los modelos teóricos que intentan explicar esta supernova.

Estas instalaciones robóticas definitivamente han jugado un papel importante en encontrar cosas que son muy raras y seguirlas de manera continua e intensa. Eso solo va a hacerse más fuerte con el Large Synoptic Survey Telescope la próxima década, junto con otros telescopios robóticos en línea. Están cambiando la forma en que hacemos las observaciones.

LEVESQUE: El Telescopio de levantamiento sinóptico grande será ideal para encontrar más de este tipo de supernovas. Va a explorar la mayor parte del cielo del sur cada pocas noches, buscando cualquier cosa que se haya hecho más brillante o más tenue o movida. Por defecto, obtendrá datos asombrosos sobre objetos como esta supernova y sobre muchas otras cosas extrañas. El desafío en realidad se convierte en este inmenso problema computacional de analizar todas las cosas extrañas que han cambiado para sacar lo que queremos ver.

BILDSTEN: Como teórico, el desafío que tenemos es mantenernos al día ! Es realmente genial cuando predecimos algo que los observadores no han visto y luego lo ven, como la fusión de estrellas de neutrones detectada el año pasado . Ese fue un bello ejemplo de teoría que predecía la observación, y creo que tenemos más de eso por venir. La mayoría de lo que estamos haciendo ahora es ponerse al día, tratando de explicar lo que los observadores han encontrado antes de que lo hayamos pensado. No sé si alguna vez volveremos a un mundo donde la teoría pueda adelantarse a las observaciones. De cualquier manera, definitivamente es un momento emocionante. [ En imágenes: El increíble descubrimiento de un accidente de estrella de neutrones, ondas gravitacionales y más ]

TKF: Iair, la prensa científica apodada la estrella detrás de esta supernova repetitiva, una estrella "zombie" , que también hemos descrito como una estrella "viva muerta". ¿Qué piensas de la metáfora?

ARCAVI: Bueno, no soy fan en realidad, porque la metáfora de la estrella zombie se ha usado al menos cuatro o cinco veces en el pasado para diferentes fenómenos. Pero he escuchado la sugerencia, y me gusta más esta idea, llamarla la "estrella del fénix", que surge de entre los muertos para seguir brillando. No estoy haciendo ninguna apuesta sobre si la estrella ahora está completamente muerta o no. Todavía podría estar allí y podría sorprendernos de nuevo. Claramente, nos ha sorprendido antes.

TKF: Si la estrella sigue volviendo, tal vez podríamos llamarla estrella "felina", porque tiene nueve vidas.

LEVESQUE : Me pregunto si un nombre más apropiado sería algo así como una estrella de "ópera", porque es como los cantantes principales en una ópera que mueren en una pelea a espada y siguen cantando durante 10 minutos antes de morir. 19659004] Siga todos los temas y debates de Expert Voices y participe en la discusión en Facebook Twitter y Google+ . Las opiniones expresadas son las del autor y no reflejan necesariamente los puntos de vista del editor. Esta versión del artículo se publicó en Space.com .

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