02 Abr Supernovas: un laboratorio cósmico

A principios de enero del año 2014, en el techo de la Universidad de Londres,  un grupo de estudiantes de licenciatura estaban tomando una clase de manejo de telescopios con el Dr. Steve Fossey y habían decidido fotografiar a la galaxia número 82 del catalogo de Messier. La galaxia M82 es irregular y es de gran actividad en la formación de estrellas. Mientras tomaban su clase, súbitamente apareció un punto luminoso en la galaxia. Pronto se dieron cuenta que era una supernova. Un evento por demás raro, llamativo y siempre esperado por astrónomos, amateurs, cosmólogos y físicos de altas energías.

¿Porqué es tan especial encontrar una supernova? Una supernova es una estrella en proceso de extinción. Las hay de varios tipos dependiendo de su masa y composición. Las del tipo I que no contienen Hidrógeno y se subclasifican en Ia y Ib, por tener silicón las primeras y sin silicón las segundas. Las del tipo II contienen hidrógeno y tienen otra subclasificación más específica dependiendo de sus líneas de emisión espectrales.

Un estrella es un objeto gaseoso que esta formado de hidrógeno. Por presión gravitacional ocurre la fisión nuclear dando paso a la creación del siguiente elemento en la tabla periódica: el helio. Cuando ocurre la fisión nuclear se libera mucha energía, es decir, es como si la estrella se prendiera. Así tenemos que la estrella empieza a brillar, empieza la combustión y con el paso de los miles de millones de años este combustible se terminará.

Cuando ya no hay mas hidrógeno que quemar ocurre un fenómeno muy vistoso: la estrella se expande y explota. Paradójico es que su proceso de muerte sea tan hermoso. El tiempo que le toma a la supernova desde que empieza su muerte es del orden de días. Así que si nosotros podemos apuntar el telescopio en la dirección correcta al tiempo justo tendremos la oportunidad de saber que ocurre ahí. Sin embargo, saber cuando y dónde va a estallar una supernova es aún un fenómeno que no se puede predecir. Es por esto que cuando alguien logra ver una supernova, todos los telescopios estarán viéndola. Existen dos proyectos a nivel mundial que buscan supernovas: el Supernova Cosmology Proyect y el High Z Supernova Search Team. Los líderes de ambos grupos fueron acreedores del Premio Nobel de Física 2011. Este premio se otorgó por que estos equipos mostraron la evidencia suficiente para determinar que el universo se encuentra en expansión acelerada. A las supernovas del tipo Ia se les conoce como standard candles, ya que cuando se descubren a tiempo es posible medir su luminosidad como función del tiempo (curva de luz) y a través del mecanismo matemático llamado redshift se puede conocer la distancia a la que se encuentran, siendo así un tipo de estacas que permiten saber la distancia a la galaxia en la que se hospedan.

Cuando las supernovas explotan ademas de eyectar materia bariónica, que es la materia visible que todos vemos, eyectan otro tipo de materia que no vemos pero que es posible inferir su existencia: se conocen como neutrinos. Los neutrinos son partículas elementales que tienen una masa muy pequeña, espín semientero y son eléctricamente neutros. Existen tres sabores de neutrinos y a cada sabor se le puede asociar su antineutrino. Cuando son eyectados de las supernovas viajan a velocidades casi cercanas a las de la luz. En 2002 a Raymond Davis Jr. y Masatoshi Koshiba se les otorgó el premio Nobel de Física por su trabajo en neutrinos cósmicos. Fueron los pioneros de lo que hoy se conoce como astronomía de los neutrinos.

En este proceso de muerte de las supernovas se genera tanto calor que se crean, a partir de los elementos iniciales que tiene la supernova como helio, litio y carbono, otros elementos mas pesados como hierro, potasio, fósforo. Es decir que, parte de lo que a nosotros nos conforma fue creado en una supernova. Literalmente somos polvo de estrellas, como dice la canción de Jorge Drexler ¿la conoces?

Crédito NASA/SOFIA/FLITECAM team / Sachindev Shenoy. De izquierda a derecha en las primeras dos imágenes se muestran partes centrales de la galaxia M82 antes de la explosión (tercera imagen) de la supernova SN2014J.

Cuando la supernova muere queda su huella en el cosmos, se llama remanente y dependiendo de su masa será una estrella de neutrones, un hoyo negro o simplemente polvo y gas que con el paso de los miles de millones de años se volverá nido de nuevas estrellas y planetas. La supernova vista en enero de 2014 en la galaxia M82 está cataloga como SN2014J y se encuentra a 12 millones de años luz. Ya no es visible con un telescopio casero pero queda su remanente y lo más importante se obtuvo su curva de luz.

Una supernova es como un laboratorio cósmico gigante. Suceden fenómenos que no pueden ser reproducibles en la Tierra, debido a las enormes cantidades de energía que se requieren para obtener el fenómeno, pero que han sido predichos teóricamente como resultados de teorías que dan lugar a avances en la ciencia básica y que en buena medida y a corto, mediano o largo plazo, se traducen como beneficios para la humanidad.

Los invito a que busquen en el cielo a las estrellas, las constelaciones, los planetas, es una actividad divertida, fascinante y gratis, como lo mejor de la vida.