Swift busca develar los secretos de las super novas tipo "Ia"

Estudios con rayos x y ultravioletas del satélite Swift de la NASA proporcionan nuevos conocimientos sobre los orígenes evasivos de una importante clase de explosión de estrella llamada supernovas de tipo Ia.

Tres tipos de sistemas, ilustrados aquí, pueden albergar las supernovas de tipo Ia. Los dos primeros paneles representan una enana blanca en un sistema binario acumulando materia transferida desde la masa de un supergigante roja muchas veces el Sol del compañero (izquierda) o similar al Sol (centro). La materia transferida se cree que se acumulan en la enana blanca y finalmente hacer que explote. Datos rápidos sobre docenas de supernovas encontradas esencialmente eliminan el primer modelo. La evidencia sugiere que algunas supernovas de tipo Ia se producen cuando binarias enanas blancas (derecha) combinar y chocan. Crédito: NASA/Swift/Aurore Simonnet, Sonoma State Univ.

Estas explosiones, que pueden eclipsar su galaxia durante semanas, sueltan consistentes y grandes cantidades de energía a longitudes de onda visibles. Estas cualidades están entre las herramientas más valiosas para la medición de distancias en el Universo. Porque los astrónomos saben el brillo intrínseco de las supernovas de tipo Ia, cuando brillantes aparecen, directamente revelan cuán lejos están.

"Por toda su importancia, es un poco embarazoso para los astrónomos que no sabemos hechos fundamentales acerca de los alrededores de estas supernovas,"dijo Stefan Immler, un astrofísico de Goddard Space Flight Center la NASA en Greenbelt, MD."ahora, gracias a los rayos x sin precedentes y ultravioletas datos de Swift, tenemos una imagen más clara de lo que se requiere para que estallen estas estrellas.

Esta imagen combina todas las observaciones del telescopio de rayos x de Swift para 53 supernovas de tipo Ia. Las imágenes se apilan para alinear las supernovas en el centro (un círculo en el recuadro), dando una exposición efectiva total de 35.3 días--la más profunda observación de la historia de rayos x  de supernovas de tipo Ia. El gas caliente sin resolver dentro de las galaxias produce el resplandor naranja difuso, mientras que los bulbos amarillos y naranjas revelan binarias de rayos x en las galaxias, así como estrellas de primer plano en la nuestra propia. La emisión de rayos x adicional no es visible en la posición de las supernovas apiladas, colocando límites fuertes en sus sistemas anfitriones. Crédito: NASA/Swift/Stefan Immler.

Los astrónomos han sabido durante décadas que las supernovas de tipo Ia se originan con una estrella de remanente que se llama una enana blanca, que detona cuando se empuja a una masa crítica. El medio ambiente que establece el escenario para la explosión, sin embargo, ha sido más difícil de precisar.

Según el escenario más popular, una enana blanca orbita una estrella normal y tira un chorro de materia de esta. Este gas fluye sobre la enana blanca, que se gana la masa hasta que se alcanza un umbral crítico y experimenta una explosión catastrófica.

"Un detalle que falta es qué el tipos de estrellas que residen en estos sistemas. Pueden ser una mezcla de estrellas como el Sol o las estrellas mucho más masivas supergigante roja y azul,"dijo Russell Brock, una física graduada y estudiante en la Universidad de Maryland, College Park y llevarla autoría del estudio de rayos X.

En un modelo de competencia, la supernova surge cuando dos enanas blancas en un sistema binario eventualmente toman un rumbo espiral hacia adentro y chocan. Las observaciones sugieren que ambos escenarios se producen en la naturaleza, pero no se sabe qué versión ocurre más a menudo.

La misión principal de SWIFT es localizar estallidos de rayos gamma, que son explosiones más distantes y energéticas asociadas con el nacimiento de los agujeros negros. Entre estas ráfagas, los astrónomos pueden utilizar capacidades únicas de Swift para estudiar otros objetos, incluyendo supernovas recién descubiertas. El Telescopio de rayos X (XRT del satélite) ha estudiado más de 200 supernovas hasta la fecha, con alrededor del 30 por ciento que son de tipo Ia.

Russell y Immler combinan datos de rayos x para 53 de las supernovas de tipo Ia conocidas y las más cercanas pero no pudieran detectar una fuente puntual de rayos X. Las Estrellas arrojan gas y polvo a lo largo de sus vidas. Cuando una onda de choque de la supernova está en este material, se calienta y emite rayos X. La falta de rayos x de la muestra combinada de supernovas de estrellas supergigantes y estrellas similares al Sol incluso en una posterior fase de Gigante Roja, probablemente no están presente en los sistemas binarios anfitriones.

En un estudio complementario, un equipo dirigido por Peter Brown en la Universidad de Utah en Salt Lake City Miró 12 eventos de tipo Ia observados por el telescopio de ultravioleta/óptica de Swift (UVOT) menos de 10 días después de la explosión. Una onda de choque de la supernova debe producir mayor luz ultravioleta cuando interactúa con su compañera, con grandes estrellas, produciendo mejoras más brillantes y largas. SWIFT de UVOT no ha detectado ninguna de tales emisiones, llevando a los investigadores a excluir las  rojas y grandes estrellas gigantes de tipos binarios Ia.

Estas imágenes del telescopio de luz ultravioleta/óptica de Swift (UVOT) muestran la cercana galaxia espiral M101 antes y después de la aparición de SN 2011fe (un círculo, derecha), que fue descubierta el 24 de agosto de 2011. A una distancia de 21 millones de años luz, fue la supernova de tipo Ia más cercana desde 1986, pero apareció demasiado tarde para su inclusión en los estudios publicados. Izquierda: Vista construida a partir de imágenes tomadas en marzo y abril de 2007. Derecha: La supernova fue tan brillante que más exposiciones UVOT fueron cortas, por lo que este punto de vista incluye imágenes desde agosto hasta noviembre de 2011 para mostrar mejor la galaxia. Crédito: NASA/Swift/Peter Brown, Universidad de Utah.

Tomados en conjunto, los estudios sugieren que el compañero de la enana blanca es una estrella más pequeña, más jóvenes similar a nuestro Sol u otra enana blanca. Los resultados de rayos x aparecerá en la edición del 1 de abril de la Astrophysical Journal letras; los resultados de ultravioletas aparecen en la edición del 10 de abril de The Astrophysical Journal.

Los estudios ultravioletas se basan en observaciones de principios, sensibles. Estudio de Brown estaba siendo escrito, la naturaleza un gran estudio de casos en SN 2011fe, la más cercana supernova de tipo Ia desde 1986. Las primeras observaciones de Swift UVOT no mostrar ninguna mejora ultravioleta. Según las conclusiones de un estudio inédito dirigido también por Brown, esto significa que cualquier compañero debe ser menor que el Sol.

Datos rápidos sobre SN 2011fe también ocupan un lugar destacado en los estudios no publicados, liderados por Alicia Soderberg, del Centro Harvard-Smithsonian de Astrofísica en Cambridge, Massachusetts, los resultados preliminares sugieren que la explosión fue causada por la fusión de enanas blancas.

SWIFT, lanzado en noviembre de 2004 y es administrado por Goddard. Es operado en colaboración con la Universidad Estatal de Pensilvania y otros socios nacionales e internacionales.

Francis Reddy
NASA's Goddard Space Flight Center, Greenbelt, Md.

Traducción: El Quelonio Volador