Descubierta una 'rara' explosión estelar que revela nuevas vías del fin de la vida de las estrellas masivas

Una rara explosión estelar ha revelado un núcleo de elementos pesados que desafía las teorías sobre cómo viven y mueren las estrellas masivas, según un estudio realizado gracias a los datos espectrales obtenidos por el Observatorio WM Keck, publicado en 'Nature'.

En este sentido, el autor principal e investigador asociado del Centro de Exploración e Investigación Interdisciplinaria en Astrofísica (CIERA, por sus siglas en inglés) de la Universidad Northwestern, Steve Schulze, ha afirmado que "es la primera vez que se observa una estrella prácticamente despojada de sus cimientos" y apunta que "muestra cómo se estructuran las estrellas y demuestra que pueden perder mucho material antes de explotar".

"No solo pueden perder sus capas más externas, sino que pueden ser despojadas por completo hasta el núcleo y aun así producir una explosión brillante que podemos observar desde distancias muy, muy lejanas" ha recalcado.

Los investigadores detallan que, cuando las estrellas masivas explotan, los astrofísicos suelen encontrar fuertes firmas de elementos ligeros, como hidrógeno y helio. Pero la supernova descubierta, denominada 'SN 2021yfj', mostró una firma química diferente que contenía silicio, azufre y argón, lo que sugiere que perdió sus capas externas de hidrógeno, helio, carbono, oxígeno, neón y magnesio, exponiendo las capas internas ricas en silicio y azufre, inmediatamente antes de explotar.

Los astrónomos han propuesto durante mucho tiempo que las estrellas masivas poseen una estructura en capas similar a la de una cebolla, con los elementos más ligeros en las capas más externas y los elementos progresivamente más pesados hacia el centro.

Pero el descubrimiento de 'SN 2021yfj' proporciona evidencia directa de la estratificación interna en las estrellas gigantes. Asimismo, ofrece una visión "sin precedentes" del interior de un gigante estelar, capturada momentos antes de su muerte explosiva, afirma el Observatorio.

Al respecto, el profesor adjunto de física y astronomía en Northwestern y autor principal del estudio, Adam Miller, ha añadido que "esta estrella dice que las ideas y teorías sobre la evolución estelar son demasiado limitadas". "No es que nuestros libros de texto estén equivocados, sino que claramente no abarcan completamente todo lo que ocurre en la naturaleza. Debe haber vías más exóticas para que una estrella masiva termine su vida que no se habían considerado", ha indicado.

De esta forma, desde el Observatorio detallan que, con un peso de 10 a 100 veces mayor que el Sol, las estrellas masivas se alimentan de la fusión nuclear. En este proceso, la "intensa presión y el calor extremo" en el núcleo estelar provocan la fusión de elementos más ligeros, generando elementos más pesados.

A medida que la estrella evoluciona, los elementos más pesados se queman sucesivamente en el núcleo, mientras que los elementos más ligeros se queman en una serie de capas alrededor del núcleo. Este proceso continúa, dando lugar finalmente a un núcleo de hierro. Cuando el núcleo de hierro colapsa, desencadena una supernova o forma un agujero negro.

"Las estrellas experimentan inestabilidades muy fuertes", ha afirmado Schulze. "Estas inestabilidades son tan violentas que pueden provocar la contracción de la estrella. Luego, libera repentinamente tanta energía que se desprende de sus capas más externas. Puede ocurrir esto varias veces" ha explicado.

Estos científicos descubrieron 'SN 2021yfj' en septiembre de 2021, utilizando la cámara de campo amplio de la Instalación Transitoria 'Zwicky' (ZTF), en la montaña Palomar, en el sur de California. Tras analizar los datos de la ZTF, Schulze detectó un objeto "extremadamente" luminoso en una región de formación estelar ubicada a 2.200 millones de años luz de la Tierra. De esta forma, Schulze y Miller buscaron obtener el espectro del objeto para determinar qué elementos estaban presentes en la explosión.

Los científicos vieron que en lugar del carbono y el oxígeno típicos presentes en otras supernovas desprovistas de carbono, el espectro estaba dominado por fuertes señales de silicio, azufre y argón. La fusión nuclear produce estos elementos más pesados en el interior profundo de una estrella masiva durante sus últimas etapas de vida.

"Esta estrella perdió la mayor parte del material que produjo a lo largo de su vida. Por lo tanto, solo pudimos ver el material formado durante los meses previos a su explosión. Algo muy violento debió ocurrir para causarlo", dijo Schulze.

"Aún no comprendemos del todo cómo la naturaleza creó esta explosión en particular. Esta estrella subraya la necesidad de descubrir más de estas raras supernovas para poder seguir estudiándolas" concluyó Miller.