AA: La distribución de supernovas en galaxias con gran formación estelar

La distribución de supernovas en galaxias con gran formación estelar**
Rubén Herrero Illana1, Miguel Ángel Pérez Torres1 & Antxon Alberdi1
 1Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA, CSIC)

1. Breve descripción del artículo

Aquellas estrellas con masas mayores a unas 8 veces la masa del Sol tienen unas temperaturas en su interior extremadamente elevadas, quemando su combustible nuclear mucho más rápido que estrellas como la nuestra. A modo de castigo por este derroche, la muerte de estas estrellas es uno de los fenómenos más violentos y energéticos del Universo, produciéndose una explosión que hace que el solo brillo de una de estas estrellas moribundas supere brevemente al de toda su galaxia anfitriona. Esta explosión es conocida como supernova (ver Figura 1).

Las estrellas masivas son relativamente raras: en galaxias normales como la nuestra, esperamos una explosión de supernova cada 50 años aproximadamente. Sin embargo, ciertos mecanismos hacen que en algunas galaxias se puedan desencadenar brotes intensos de formación de estrellas masivas, llegando a producirse más de una supernova cada año.

Los astrónomos podemos estudiar esas galaxias aprovechando este fenómeno, ya que al ser sucesos tan brillantes, podemos detectarlas con facilidad. Además, tras la explosión, las supernovas dejan un remanente que sigue siendo visible durante algún tiempo. Lo que hicimos en este trabajo fue estudiar, usando observaciones en radio, el lugar exacto donde explotaron decenas de supernovas en los últimos años y analizar cómo están distribuidas, en especial aquellas que explotaron en las zonas más internas de las galaxias.

Figura 1. La nebulosa del Cangrejo (en la imagen) es el remanente de supernova más famoso que conocemos. Su luz llegó a la Tierra por primera vez en el año 1054 cuando unos astrónomos chinos la recopilaron en sus notas.

Figura 1. La nebulosa del Cangrejo (en la imagen) es el remanente de supernova más famoso que conocemos. Su luz llegó a la Tierra por primera vez en el año 1054 cuando unos astrónomos chinos la recopilaron en sus notas. Fuente: Hubble/NASA

2. ¿Qué implicaciones tiene este artículo y en qué ha sido pionero? ¿A qué preguntas ha dado respuestas?

Estudios anteriores, siempre usando observaciones ópticas o infrarrojas, ya habían analizado cómo están distribuidas las supernovas dentro las galaxias. Sin embargo, las galaxias con muy alta formación estelar tienen otra característica importante: sus regiones centrales tienen tanto polvo que pueden oscurecer la luz que nos llega de ellas, como si fuera una densa niebla que hace que seamos incapaces de ver hasta la explosión más brillante. Afortunadamente, las ondas de radio (que no son más que un tipo de luz, con una longitud de onda muy grande) son inmunes a la absorción del polvo interestelar. Gracias a observaciones en radio descubrimos que cerca de las zonas centrales de estas galaxias, se rompe la tendencia que siguen las supernovas en regiones más externas, disparándose enormemente el número de explosiones conforme nos acercamos al centro.

La importancia de este resultado está en que este comportamiento es precisamente el que se obtiene en simulaciones por ordenador, que predicen la existencia de discos nucleares con tasas altísimas de formación estelar alrededor de los agujeros negros centrales de estas galaxias, pero que hasta ahora no habían sido detectados observacionalmente. El objetivo último es entender los brotes de formación estelar, así como la evolución de las galaxias a lo largo del tiempo. 

Arp299, uno de los sistemas estudiados, está formado en realidad por dos galaxias que están interaccionando, deformándose entre sí debido al efecto de la gravedad y disparando la formación de estrellas masivas. Fuente: NASA/ESA/HST

Figura 2: Arp299, uno de los sistemas estudiados, está formado en realidad por dos galaxias que están interaccionando, deformándose entre sí debido al efecto de la gravedad y disparando la formación de estrellas masivas. Fuente: NASA/ESA/HST

3. ¿Qué instalaciones científicas has tenido que emplear para lograr el objetivo?

Los datos que usamos provienen de interferómetros, que son grupos de telescopios (antenas parabólicas en nuestro caso) que están separados desde unos pocos metros a miles de kilómetros entre sí y que observan el cielo simultáneamente. Al combinar sus señales de una manera determinada conseguimos una resolución equivalente a la de un telescopio tan grande como la separación máxima entre las antenas: ¡tenemos el equivalente a un telescopio del tamaño de la Tierra!

Nuestros datos provienen principalmente de la red europea de interferometría de muy larga base (EVN) que tiene más de 20 antenas repartidas por Europa, Asia y Sudáfrica. Pero también usamos datos de otras redes interferométricas: por suerte, la regla general en astronomía es que cuando conseguimos tiempo en un telescopio, los datos que obtenemos sólo nos pertenecen durante un cierto tiempo; llegado ese momento pasan automáticamente a ser libres, para que toda la comunidad pueda usarlos en sus propias investigaciones. De esta forma, además de datos de nuestro propio grupo, pudimos extender el estudio con datos de otros interferómetros como el VLA (las famosas antenas de la película Contact) y el VLBA en Estados Unidos, o MERLIN en Inglaterra.

4. ¿Qué repercusiones podrían tener los resultados de este artículo en la vida diaria actual o futura?

Obviamente, nadie puede esperar que este tipo de estudios cambien nuestras vidas de un día para otro. Para empezar, el objetivo por el que lo hacemos es simple y llanamente por curiosidad, para entender el mundo que nos rodea. Y sin embargo, estas piezas que muy lentamente vamos encajando en un puzzle inmenso, en ocasiones, y muchas veces por casualidad, llevan a un descubrimiento o a un invento que mejora nuestra vida y genera riqueza. Por poner un ejemplo relacionado (¡y hay muchos!), en la década de los 70 un ingeniero australiano llamado John O’Sullivan estaba estudiando formas de mejorar las imágenes obtenidas con interferómetros para conseguir imágenes tan precisas como las que necesitábamos en nuestro estudio. En 1977, O’Sullivan fue coautor de un método que, sin saberlo ni pretenderlo, sentó las bases de lo que hoy conocemos como tecnología WiFi y que desarrollaría él mismo 20 años después. Al margen de la enorme utilidad del invento (y de su estudio original), el CSIRO australiano sigue recaudando cientos de millones de euros en concepto de patentes. Sin multitud de pequeños estudios anteriores, el trabajo de O’Sullivan no habría sido posible.

Mirando al futuro cercano, el interferómetro SKA, uno de cuyos objetivos es el estudio de supernovas y que está llamado a revolucionar la radioastronomía, promete también una revolución en el procesado masivo de datos o en un campo tan dispar como las energías renovables . El potencial retorno económico de estos proyectos es inmenso. Cualquier país maduro y con altura de miras se involucraría sin dudarlo en este macroproyecto internacional. El gobierno español aún no se ha pronunciado.

Rubén Herrero-Illana

**Artículo publicado en la revista Astronomy & Astrophysics

Conceptos que deberías haber aprendido… 

Supernova, estrella masiva, interferometría, radioastronomía, galaxia, radioantena, formación estelar, SKA.

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