Descobreixen la causa del fenomen estel·lar més brillant de la història, la supernova de lʼany 1006

Imatge de la portada del número del 27 de setembre de la revista <i>Nature</i>. La fotografía correspon al romanent de la supernova SN 1006 localitzada a aproximadament 7.000 anys llum de la Terra. Foto: NASA
Imatge de la portada del número del 27 de setembre de la revista Nature. La fotografía correspon al romanent de la supernova SN 1006 localitzada a aproximadament 7.000 anys llum de la Terra. Foto: NASA
Recerca
(27/09/2012)

Entre el 30 dʼabril i lʼ1 de maig de lʼany 1006 es va produir el fenomen estel·lar més brillant registrat mai a la història: una supernova o explosió estel·lar que van poder observar diferents civilitzacions en diferents llocs del planeta. Més de mil anys després, un equip liderat per investigadors de la Universitat de Barcelona (UB), lʼInstitut dʼAstrofísica de Canàries (IAC) i el Centre Superior dʼInvestigacions Científiques (CSIC) ha descobert que la supernova 1006 (SN 1006) es va produir probablement com a conseqüència de la fusió de dues estrelles nanes blanques. La recerca es publica avui a la revista Nature en portada.

Imatge de la portada del número del 27 de setembre de la revista <i>Nature</i>. La fotografía correspon al romanent de la supernova SN 1006 localitzada a aproximadament 7.000 anys llum de la Terra. Foto: NASA
Imatge de la portada del número del 27 de setembre de la revista Nature. La fotografía correspon al romanent de la supernova SN 1006 localitzada a aproximadament 7.000 anys llum de la Terra. Foto: NASA
Recerca
27/09/2012

Entre el 30 dʼabril i lʼ1 de maig de lʼany 1006 es va produir el fenomen estel·lar més brillant registrat mai a la història: una supernova o explosió estel·lar que van poder observar diferents civilitzacions en diferents llocs del planeta. Més de mil anys després, un equip liderat per investigadors de la Universitat de Barcelona (UB), lʼInstitut dʼAstrofísica de Canàries (IAC) i el Centre Superior dʼInvestigacions Científiques (CSIC) ha descobert que la supernova 1006 (SN 1006) es va produir probablement com a conseqüència de la fusió de dues estrelles nanes blanques. La recerca es publica avui a la revista Nature en portada.

La supernova de lʼany 1006 va ser observada per comunitats dʼastrònoms de tot el món. Alguns dʼells, com els astrònoms xinesos, van ressaltar que el fenomen astronòmic va ser visible durant tres anys. El registre més explícit, que va fer el metge i astrònom egipci Ali ibn Ridwan (988 - 1061), apunta que el fenomen estel·lar va ser aproximadament tres vegades més brillant que Venus o que va emetre llum en una quantitat equivalent a gairebé una quarta part de la lluentor de la Lluna.

Tal com explica la codirectora del treball, Pilar Ruiz-Lapuente, investigadora de lʼInstitut de Ciències del Cosmos de la UB (ICCUB) i de lʼInstitut de Física Fonamental (IFF-CSIC) «en el treball sʼhan estudiat les estrelles existents a la zona a partir de la distància i de la possible contaminació per elements de la supernova, i els resultats revelen que no hi ha cap estrella que es pugui considerar progenitora dʼaquesta explosió».

Lʼinvestigador de lʼIAC, i primer autor del treball, Jonay González Hernández, afegeix: «Hem fet una exploració exhaustiva a lʼentorn del lloc on es va produir lʼexplosió de la supernova del 1006 i no hi hem trobat res, cosa que ens porta a pensar que aquest fenomen es va produir probablement per una col·lisió i fusió de dues estrelles nanes blanques de massa similar».

LʼSN 1006 pertany al tipus de supernoves que es produeixen en sistemes binaris, aquells constituïts per dos objectes astronòmics lligats entre si per la seva força gravitatòria. Aquests sistemes poden estar formats per una nana blanca i una estrella companya normal que li aporti la matèria necessària per aconseguir una massa crítica dʼ1,4 vegades la massa del Sol, lʼanomenada massa límit de Chandrasekhar. Una vegada arriben a aquesta grandària, exploten com a supernoves. Una altra opció és que el sistema estigui compost per dues nanes blanques que sʼacabin fusionant en una supernova. Segons Ruiz-Lapuente, «aquest nou resultat, juntament amb altres dʼanteriors, indiquen que la fusió de nanes blanques podria ser una via habitual que dóna lloc a aquestes violentes explosions termonuclears».

Les supernoves són explosions dʼestrelles que ocorren en lʼúltima etapa de la seva vida. Produeixen una gran emissió dʼenergia i ejecten enormes quantitats de material a gran velocitat al medi interestel·lar. En particular, el tipus de supernova que va tenir lloc el 1006 es va produir per una explosió termonuclear quan la nana blanca va aconseguir la massa límit de Chandrasekhar, la qual cosa va expulsar probablement tot el material que posseïa sense deixar cap romanent estel·lar de lʼexplosió.

La pista definitiva que va portar els investigadors a concloure que en aquest cas sʼhavia produït la fusió de dues nanes blanques va ser que aquesta supernova, a uns 7.000 anys llum de la Terra, no té cap estrella companya de la nana blanca progenitora. Lʼexplosió produïda per la fusió de dues nanes blanques, no obstant això, no deixa cap rastre, excepte el romanent de supernova que pot ser estudiat fins segles després, com en el cas de la supernova del 1006, una de les úniques quatre supernoves històriques dʼaquest tipus que sʼhan produït a la Via Làctica.

Per a lʼestudi, es va utilitzar lʼespectrògraf dʼalta resolució UVES instal·lat en un dels quatre telescopis europeus VLT, de 8 metres de diàmetre, pertanyent a lʼObservatori Europeu del Sud (ESO, Xile), amb el qual es van observar els estels a lʼentorn del lloc de lʼexplosió. Les dades espectroscòpiques i fotomètriques obtingudes van ser analitzades detalladament per González Hernández: «Lʼanàlisi de les estrelles de la zona de lʼexplosió les descarta com a possibles companyes de lʼestrella progenitora de la supernova del 1006», assegura lʼexpert.

Els astrofísics van analitzar diferents tipus dʼestrelles a la zona: gegants, subgegants i nanes. Segons González, «només quatre estrelles gegants es troben a la mateixa distància que el romanent de la supernova del 1006, a uns 7.000 anys llum de la Terra, però les simulacions numèriques no prediuen cap companya dʼaquestes característiques. Lʼaparença dʼuna possible estrella companya, fins i tot mil anys després dʼhaver rebut el violent impacte dʼuna explosió dʼaquest tipus, no seria la dʼuna estrella gegant normal».

Les nanes blanques són estrelles de massa inferior a 1,4 vegades la massa del Sol que estan en lʼúltima etapa de la seva vida. Aquestes estrelles, o romanents estel·lars, han esgotat tot el seu combustible, per la qual cosa es van refredant molt lentament. Els estels de menys de 8-10 masses del Sol, és a dir, la gran majoria dels estels de la Via Làctica, i també el nostre Sol, acaben el seu cicle de vida com a nanes blanques.

Dʼaltra banda, des del punt de vista teòric, en lʼestudi, en el qual també han participat els investigadors del Departament d'Astronomia i Meteorologia i del ICCUB (centre adscrit al campus dʼexcel·lència internacional BKC) Ramon Canal i Javier Mendez, sʼha vist que la fusió dʼaquest tipus dʼestrelles concorda amb els models estel·lars existents.

 
La companya de la supernova del 1572

Ja lʼany 2004, aquest grup de recerca havia identificat una altra estrella com a companya de la supernova de Tycho Brahe (SN 1572). Pilar Ruiz-Lapuente, investigadora principal dʼaquell treball, també publicat a la revista Nature, i coautora de lʼactual, comenta sobre aquesta qüestió: «Llavors vam explorar una altra regió propera al centre del romanent de la supernova de Brahe i vam trobar una estrella subgegant de temperatura similar a la del Sol, que podia ser la companya de lʼestrella progenitora de lʼSN 1572». I afegeix: «En aquest nou estudi, la nostra intenció era buscar la companya de la supernova del 1006, però, davant la nostra sorpresa, no la vam trobar».

Ruiz-Lapuente va començar a estudiar el 1997 els romanents de supernoves del tipus Ia amb aquest mètode de cerca dʼestrelles progenitores. Fins ara sʼhan estudiat cinc supernoves, de les quals només sʼha trobat la companya en el cas de la de Tycho Brahe. Tal com explica la reconeguda astrofísica, «la nostra intenció és seguir estudiant els romanents de supernova per determinar la freqüència dʼaquesta via de fusió de nanes blanques. La propera serà la supernova de Kepler del 1604».

 
Referència de lʼarticle:

Jonay I. González Hernández; Pilar Ruiz-Lapuente; Hugo Tabernero; David Montes; Ramon Canal; Javier Méndez, i Luigi R. Begin. «No surviving evolved companions to the progenitor of supernova SN 1006». Nature, 27 de setembre de 2012. DOI: 10.1038/nature11447