En artículos publicados recientemente, los investigadores han estimado que la tasa de colapso del núcleo de supernova en la Vía Láctea es de 1.63 ± 0.46 eventos por siglo. Por lo tanto, dado que el último evento de supernova, SN 1987A, se observó hace 35 años en 1987, se puede esperar el próximo evento de supernova en la Vía Láctea en cualquier momento en el futuro cercano.
Ciclo de vida de una estrella y una supernova.
En una escala temporal de miles de millones de años, las estrellas atraviesan un ciclo vital: nacen, envejecen y finalmente mueren con una explosión y la posterior dispersión de sus materiales en el espacio interestelar en forma de polvo o nube.
La vida de una estrella comienza en una nebulosa (nube de polvo, hidrógeno, helio y otros gases ionizados) cuando el colapso gravitacional de una nube gigante da origen a una protoestrella. Esta continúa creciendo mediante la acumulación de gas y polvo hasta alcanzar su masa final. La masa final de la estrella determina su vida útil, así como lo que le sucede durante la misma.
Todas las estrellas obtienen su energía de la fusión nuclear. El combustible nuclear que arde en el núcleo crea una fuerte presión hacia afuera debido a la alta temperatura del núcleo. Esto equilibra la fuerza gravitatoria hacia adentro. El equilibrio se altera cuando se agota el combustible en el núcleo. La temperatura desciende y la presión hacia afuera disminuye. Como resultado, la fuerza gravitatoria de la compresión hacia adentro se vuelve dominante, forzando al núcleo a contraerse y colapsar. El destino final de una estrella después del colapso depende de su masa. En el caso de las estrellas supermasivas, cuando el núcleo colapsa en un corto período de tiempo, crea enormes ondas de choque. La poderosa y luminosa explosión se llama supernova.
Este evento astronómico transitorio ocurre durante la última etapa evolutiva de una estrella y deja tras de sí un remanente de supernova. Dependiendo de la masa de la estrella, el remanente podría ser una estrella de neutrones o un agujero negro.
SN 1987A, la última supernova
El último evento de supernova fue SN 1987A, que se pudo observar en el cielo austral hace 35 años, en febrero de 1987. Fue el primer evento de supernova de este tipo visible a simple vista desde el de Kepler en 1604. Ubicada en la cercana Gran Nube de Magallanes (una galaxia satélite de la Vía Láctea), fue una de las estrellas en explosión más brillantes vistas en más de 400 años, que brilló con la potencia de 100 millones de soles durante varios meses y brindó una oportunidad única para estudiar las fases antes, durante y después de la muerte de una estrella.
El estudio de las supernovas es importante
El estudio de las supernovas es útil de diversas maneras, como para medir distancias en el espacio , comprender la expansión del universo y la naturaleza de las estrellas como fábricas de todos los elementos que componen todo lo que existe en el universo (incluidos nosotros) . Los elementos más pesados formados como resultado de la fusión nuclear (de elementos más ligeros) en el núcleo estelar, así como los elementos recién creados durante el colapso del núcleo, se distribuyen por todo el espacio durante la explosión de una supernova. Las supernovas desempeñan un papel fundamental en la distribución de elementos por todo el universo.
Desafortunadamente, en el pasado no ha habido muchas oportunidades para observar y estudiar de cerca las explosiones de supernovas. La observación y el estudio detallados de las explosiones de supernovas en nuestra galaxia, la Vía Láctea, serían extraordinarios, ya que un estudio en esas condiciones sería imposible en laboratorios terrestres. De ahí la necesidad imperiosa de detectar la supernova en cuanto comience. Pero, ¿cómo saber cuándo está a punto de comenzar una explosión de supernova? ¿Existe algún sistema de alerta temprana para detectar explosiones de supernovas inminentes?
Neutrino, el faro de la explosión de una supernova
Hacia el final del ciclo de vida, cuando una estrella se queda sin elementos más ligeros como combustible para la fusión nuclear que la alimenta, domina el empuje gravitacional hacia el interior y las capas exteriores de la estrella comienzan a caer hacia el interior. El núcleo comienza a colapsar y en unos pocos milisegundos se comprime tanto que los electrones y los protones se combinan para formar neutrones y se libera un neutrino por cada neutrón formado.
Los neutrones así formados constituyen una protoestrella de neutrones en el interior del núcleo estelar, sobre la cual el resto de la estrella cae bajo un intenso campo gravitatorio y rebota. La onda de choque generada desintegra la estrella, dejando solo el núcleo remanente (una estrella de neutrones o un agujero negro, según la masa de la estrella), y el resto de la masa se dispersa en el espacio interestelar.
La enorme ráfaga de neutrinos producida por el colapso gravitacional del núcleo escapa al espacio exterior sin impedimentos debido a su naturaleza no interactiva con la materia. Aproximadamente el 99 % de la energía de enlace gravitacional escapa en forma de neutrinos (antes que los fotones, que quedan atrapados en el campo) y actúa como un indicador de la inminente explosión de una supernova. Estos neutrinos pueden ser detectados en la Tierra por los observatorios de neutrinos, que a su vez sirven como alerta temprana ante una posible observación óptica de una explosión de supernova próxima.
Los neutrinos que escapan también brindan una ventana única a los acontecimientos extremos dentro de una estrella en explosión que pueden tener implicaciones en la comprensión de las fuerzas fundamentales y las partículas elementales.
Sistema de alerta temprana de supernovas (SNEW)
En el momento de la última supernova observada con colapso del núcleo (SN1987A), el fenómeno se observó a simple vista. Los neutrinos fueron detectados por dos detectores Cherenkov de agua, Kamiokande-II y el experimento Irvine-MichiganBrookhaven (IMB) que había observado 19 eventos de interacción de neutrinos. Sin embargo, la detección de neutrinos podría actuar como baliza o alarma para impedir la observación óptica de la supernova. Como resultado, varios observatorios y astrónomos no pudieron actuar a tiempo para estudiar y recopilar datos.
Desde 1987, la astronomía de neutrinos ha avanzado mucho. Ahora, el sistema de alerta de supernova SNWatch está en su lugar, que está programado para hacer sonar una alarma a los expertos y organizaciones relevantes sobre un posible avistamiento de supernova. Y hay una red de observatorios de neutrinos en todo el mundo, llamada Supernova Early Warning System (SNEWS), que combina señales para mejorar la confianza en una detección. Cualquier actividad habitual es notificada a un servidor SNEWS central por detectores individuales. Además, SNEWS se actualizó recientemente a SNEWS 2.0, lo que también produce alertas de menor confianza.
Supernova inminente en la Vía Láctea
Los observatorios de neutrinos repartidos por todo el mundo buscan detectar por primera vez los neutrinos resultantes del colapso gravitacional del núcleo de las estrellas de nuestra galaxia . Por lo tanto, su éxito depende en gran medida de la tasa de colapso de los núcleos de las supernovas en la Vía Láctea.
En artículos publicados recientemente, los investigadores han estimado que la tasa de colapso del núcleo de supernova en la Vía Láctea es de 1.63 ± 0.46 eventos cada 100 años; aproximadamente de una a dos supernovas por siglo. Además, las estimaciones sugieren que el intervalo de tiempo entre el colapso del núcleo de una supernova en la Vía Láctea podría ser de entre 47 y 85 años.
Por lo tanto, dado que el último evento de supernova, SN 1987A, se observó hace 35 años, se puede esperar que el próximo evento de supernova en la Vía Láctea ocurra en cualquier momento en un futuro cercano. Con los observatorios de neutrinos conectados en red para detectar las primeras explosiones y el Sistema de Alerta Temprana de Supernovas (SNEW) mejorado en funcionamiento, los científicos estarán en condiciones de observar de cerca los próximos eventos extremos asociados con la explosión de una estrella moribunda. Este sería un evento trascendental y una oportunidad única para estudiar las fases antes, durante y después de la muerte de una estrella, lo que permitirá una mejor comprensión del universo.
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Fuentes:
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