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29 de Noviembre de 2019
Astrofísica

Hallan indicios de una estrella de neutrones buscada desde hace 30 años

Un equipo de astrónomos podría haber detectado la estrella remanente de SN 1987A, la supernova más cercana observada en los últimos cuatro siglos.

Imagen de los restos de la supernova 1987A (en el centro) obtenida con el telescopio espacial Hubble. El anillo más brillante de los tres que se aprecian está formado por material expulsado por la estrella progenitora unos 20.000 años antes de que tuviera lugar la explosión. [NASA/ESA/R. Kirshner y P. Challis]

Durante 30 años, los científicos han buscado un escurridizo objeto entre las ardientes cenizas de la supernova más famosa de la historia reciente. El 23 de febrero de 1987, los astrónomos observaron con asombro cómo explotaba una estrella en una galaxia próxima, dando lugar a la supernova más cercana documentada en los últimos 400 años. Observadores de todo el mundo orientaron sus telescopios en la dirección a la estrella moribunda esperando ver un nuevo cuerpo celeste —una estrella de neutrones— nacido a raíz de la supernova. Pero ni esas primeras búsquedas ni ninguna de las que tuvieron lugar en las décadas posteriores dieron fruto, lo que dejó a los expertos decepcionados y desconcertados.

Ahora, sin embargo, un grupo de científicos afirma haber hallado pruebas que delatan la presencia de esa estrella de neutrones «desaparecida» entre en los escombros estelares que aún se están enfriando. Eso brindaría a los científicos una oportunidad única para estudiar de cerca y con enorme detalle los momentos anteriores y posteriores a la desaparición catastrófica de una estrella. El hallazgo se ha publicado en la revista Astrophysical Journal.

El equipo, dirigido por Phil Cigan, de la Universidad de Cardiff (y en el que participan el investigador vasco Juan María Marcaide y el murciano Fran Abellán, ambos de la Universidad de Valencia), escudriñó a través del polvo para vislumbrar el objeto. Uno de los principales impedimentos para estudiar esta supernova, llamada SN 1987A, es que dejó un inmenso velo de polvo (con aproximadamente la mitad de masa que nuestro Sol) que oculta el lugar donde se encontraba la estrella antes de explotar.

Pero al analizar datos de archivo de 2015 recopilados por el Gran Conjunto Milimétrico/Submilimétrico de Atacama (ALMA), en Chile, el equipo descubrió emisiones procedentes de este polvo que parecían indicar que algo se ocultaba en su interior. «Logramos discernir una pequeña región brillante, una pequeña nube de polvo que parece estar a una temperatura más alta que el material circundante», explica Cigan. «Y resulta que coincide exactamente con el lugar donde pensamos que debería estar la estrella de neutrones.»

SN 1987A se encuentra a 163.000 años luz de la Tierra (a tiro de piedra, en términos astronómicos), en la Gran Nube de Magallanes, una galaxia enana satélite de la Vía Láctea. Fue una supernova de «colapso del núcleo»: explosiones que ocurren cuando una estrella se derrumba bajo su propio peso después de agotar su combustible nuclear, un proceso que genera una gigantesca onda de choque a medida que el material que se desploma se amontona y rebota hacia afuera.

Esas catástrofes acaban con la formación de uno de los objetos astrofísicos más densos que se conocen: una estrella de neutrones (un astro con el tamaño de una ciudad y una masa varias veces mayor que la del Sol) o algo aún más extremo, un agujero negro. Alrededor de este remanente, el material expulsado se expande en forma de nubes y filamentos retorcidos y majestuosos. SN 1987A no es una excepción, con hermosos anillos excéntricos de polvo que brillan por la acción de las ondas de choque.

Se han estudiado muchas supernovas, pero SN 1987A es única debido a su proximidad. Antes de esa explosión, los expertos nunca habían observado la estrella progenitora de una supernova con tanto detalle. Incluso antes de saltar a la fama, los astrónomos sabían que esa estrella acumulaba unas 20 veces más masa que nuestro Sol, un tamaño que presumiblemente conduciría a la formación de una estrella de neutrones tras la muerte de la estrella.

Si lograran encontrar la estrella remanente, los astrónomos vislumbrarían por vez primera los momentos inmediatamente anteriores y posteriores a una supernova, afirma Danny Milisavljevic, de la Universidad Purdue en Indiana, lo que les permitiría estudiar estos eventos con un nivel de detalle sin precendentes. «Tenemos una idea básica del proceso, según la cual una estrella atraviesa sucesivas etapas de fusión nuclear, el núcleo se derrumba hasta dar lugar a una estrella de neutrones y el rebote genera una onda de choque que atraviesa la envoltura exterior de la estrella», describe. «Pero hay muchos detalles que aún no entendemos.»

Los astrónomos sospechan desde hace tiempo que SN 1987A dio lugar a una estrella de neutrones, a raíz de la detección de los neutrinos (partículas subatómicas sin carga y con muy poca masa) que llegaron desde la supernova el mismo día que su luz. Esa fue la primera vez que se registraron neutrinos procedentes de un objeto celeste distinto del Sol, lo que le valió el premio Nobel de Física al japonés Masatoshi Koshiba.

Pero aún no se ha producido una detección directa de dicha estrella de neutrones, pese a los esfuerzos por avistarla con los mejores telescopios del mundo. Eso ha llevado a algunos científicos a preguntarse si los modelos teóricos de las supernovas podrían estar equivocados y en realidad tuvo lugar algún otro proceso. «Hay quien propuso que quizá se hubiera generado un agujero negro», señala Mikako Matsuura, investigador de la Universidad de Cardiff y coautor del nuevo artículo. «Se ha debatido mucho sobre por qué no éramos capaces de encontrar una estrella de neutrones.»

Sin embargo, en algunos aspectos, la presente «detección» sigue siendo tan difusa como la nube que envuelve a SN 1987A. Sin poder ver de manera directa la estrella de neutrones en el seno de esa región más caliente del gas, nadie puede demostrar de manera concluyente que está allí y que no se trata, por ejemplo, de un espejismo producido por una acumulación de polvo especialmente densa.

Los astrónomos esperan que la nube de polvo comience a disiparse en los próximos años o decenios y les permita atisbar su interior por primera vez, pero eso tampoco está garantizado. «Hay indicios de que se está formando polvo en el centro», apunta Robert Kirshner, de la Universidad Harvard, que ha reservado tiempo en el telescopio Hubble para volver a observar SN 1987A en 2020. «Confiamos en que el polvo se disipe, pero esa no es la única posibilidad. Podría ser que siga formándose e impidiendo nuestra visión.»

Lo que no es probable que se disipe en un futuro próximo es la fascinación que genera esta supernova. El nuevo estudio aporta las mejores pruebas disponibles hasta la fecha de que existe una estrella de neutrones entre sus restos. Armados con ellas, los astrónomos seguirán observando a conciencia SN 1987A, con la esperanza de poder observar las secuelas de una supernova desde la primera fila del enorme teatro cósmico. «Vemos muchas explosiones de supernova cada año, pero por lo general ocurren mucho más lejos», concluye Cigan. «Esta es la única supernova que podemos ver en tiempo real.»

Jonathan O'Callaghan

Referencia: «High angular resolution ALMA images of dust and molecules in the SN 1987a ejecta», Phil Cigan et al. en The Astrophysical Journal, vol. 886, n.º 1, art. 51, 19 de noviembre de 2019. 

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