Observan por primera vez una colisión estelar que desencadena la explosión de una supernova

Ilustración de una explosión de supernova.
Ilustración de una explosión de supernova.
NASA/CXC/M.WEISS

Los astrónomos han encontrado pruebas de que un agujero negro o una estrella de neutrones se abrió paso en espiral hacia el núcleo de una estrella compañera y provocó que esta explotara como supernova, según los datos recogidos por el Very Large Array Sky Survey (VLASS), un proyecto de varios años del observatorio Karl G. Jansky Very Large Array (VLA) de la National Science Foundation, en Estados Unidos.

"Los teóricos habían predicho que esto podía ocurrir, pero esta es la primera vez que realmente hemos visto un evento de este tipo", subraya Dillon Dong, estudiante de posgrado en Caltech y autor principal de un artículo que informa del descubrimiento en la revista Science.

La primera pista llegó cuando los científicos examinaron las imágenes de VLASS, que comenzó sus observaciones en 2017, y encontraron un objeto que emitía ondas de radio de forma brillante, pero que no había aparecido en un estudio anterior del cielo del VLA, llamado Imágenes Tenues del Cielo de Radio a Veinte Centímetros (FIRST).

Realizaron observaciones posteriores del objeto, denominado VT 1210+4956, con el VLA y el telescopio Keck de Hawai. Así, determinaron que la brillante emisión de radio procedía de las afueras de una galaxia enana de formación estelar situada a unos 480 millones de años luz de la Tierra. Posteriormente, descubrieron que un instrumento a bordo de la Estación Espacial Internacional había detectado una ráfaga de rayos X procedente del objeto en 2014.

Danza de la muerte durante siglos entre dos estrellas 

Los datos de todas estas observaciones permitieron a los astrónomos reconstruir la fascinante historia de una danza de la muerte de siglos entre dos estrellas masivas

Como la mayoría de las estrellas mucho más masivas que nuestro Sol, estas dos nacieron como una pareja binaria y orbitaban estrechamente entre sí. Una de ellas tenía más masa que la otra y evolucionó más rápidamente a lo largo de su vida normal, impulsada por la fusión nuclear. Explotó como supernova y dejó tras de sí un agujero negro o una estrella de neutrones superdensa.

La órbita del agujero negro o de la estrella de neutrones se fue acercando a su compañera y, hace unos 300 años, entró en la atmósfera de esta, con lo que comenzó la danza de la muerte. En ese momento, la interacción empezó a rociar gas fuera de la compañera hacia el espacio en forma de espiral y formó un anillo en expansión con forma de rosquilla, llamado toroide, alrededor de la pareja.

Finalmente, el agujero negro o la estrella de neutrones se abrió paso hacia el interior del núcleo de la estrella compañera, con lo que interrumpió la fusión nuclear que producía la energía que impedía que el núcleo se colapsara por su propia gravedad.

Al colapsar el núcleo, se formó brevemente un disco de material que orbitaba estrechamente alrededor del intruso y propulsó un chorro de material hacia el exterior del disco a velocidades cercanas a la de la luz, que se abrió paso a través de la estrella.

"Ese chorro es lo que produjo los rayos X vistos por el instrumento MAXI a bordo de la Estación Espacial Internacional, y esto confirma la fecha de este evento en 2014", explica Dong. 

El colapso del núcleo hizo que estallara como supernova, tras la explosión anterior de su hermana. "Esta fusión aceleró el proceso", añade Dong.

"Todas las piezas de este rompecabezas encajan"

El material expulsado por el estallido de la supernova de 2014 se movió mucho más rápido que el material arrojado anteriormente por la estrella compañera y, para cuando VLASS observó el objeto, la explosión de la supernova estaba colisionando con ese material, con potentes colisiones que produjeron la brillante emisión de radio vista por el VLA.

"Todas las piezas de este rompecabezas encajan para contar esta increíble historia. Los restos de una estrella que explotó hace mucho tiempo se precipitaron sobre su compañera, haciendo que esta también explotara", relata Gregg Hallinan, de Caltech.

La clave del descubrimiento, resalta Hallinan, fue VLASS, que está tomando imágenes de todo el cielo visible en la latitud del VLA -alrededor del 80%- tres veces durante siete años.

Uno de los objetivos de VLASS es descubrir objetos transitorios, como las explosiones de supernovas, que emiten brillantemente en longitudes de onda de radio. Sin embargo, esta, causada por una fusión estelar, fue una sorpresa. "De todas las cosas que pensábamos descubrir con él, esta no era una de ellas", admite Hallinan.

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