Redacción

Dos equipos de astrónomos han avanzado en un misterio que rodea desde hace 33 años a la Supernova 1987A. Basándose en las observaciones del Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) y en un estudio teórico de seguimiento, unos científicos proporcionan nuevos detalles para el argumento de que se esconde una estrella de neutrones en lo más profundo de los restos de la estrella que explotó. Esta sería la estrella de neutrones más joven conocida hasta la fecha.

Desde que los astrónomos presenciaron una de las explosiones más brillantes de una estrella en el cielo nocturno, la cual creó la Supernova 1987A (SN 1987A), han estado buscando un objeto compacto que debería haberse formado en los restos de la explosión.

Debido a que se detectaron partículas conocidas como neutrinos en la Tierra el día de la explosión (23 de febrero de 1987), los astrónomos esperaban que se hubiera formado una estrella de neutrones en el centro colapsado de la estrella. Pero cuando los científicos no pudieron encontrar ninguna evidencia de esa estrella, comenzaron a preguntarse si en vez de ello se había posteriormente colapsado en forma de agujero negro. Durante décadas la comunidad científica ha estado esperando ansiosamente una señal de este objeto que se ha estado escondiendo detrás de una nube muy gruesa de polvo.

Recientemente, unas observaciones del radiotelescopio ALMA proporcionaron la primera indicación de la existencia de la estrella de neutrones desaparecida después de la explosión. Imágenes de altísima resolución revelaron una “mancha” caliente en el polvoriento núcleo de SN 1987A, que es más brillante que sus alrededores y coincide con la ubicación sospechada de la estrella de neutrones.

Esta ilustración de la Supernova 1987A muestra las polvorientas regiones internas de los restos de la estrella que explotó (rojo), en las que podría estar escondida una estrella de neutrones. Esta región interna contrasta con la cáscara externa (azul), donde la energía de la supernova está chocando (verde) con la envoltura del gas expulsado de la estrella antes de su poderosa detonación. (Foto: NRAO/AUI/NSF, B. Saxton)

“Nos sorprendió mucho ver esta mancha caliente hecha por una gruesa nube de polvo en el remanente de la supernova”, dijo Mikako Matsuura de la Universidad de Cardiff y un miembro del equipo que encontró la mancha con ALMA. “Tiene que haber algo en la nube que ha calentado el polvo y que lo hace brillar. Por eso sugerimos que hay una estrella de neutrones escondida dentro de la nube de polvo”.

Aunque Matsuura y su equipo estaban entusiasmados con este resultado, se preguntaban sobre el brillo de la mancha. “Pensamos que la estrella de neutrones podría ser demasiado brillante para existir, pero entonces Dany Page y su equipo publicaron un estudio que indicaba que la estrella de neutrones puede ser realmente tan brillante porque es muy joven”, dijo Matsuura.

Dany Page es un astrofísico de la Universidad Nacional Autónoma de México, que ha estado estudiando la SN 1987A desde el principio. “Estaba a la mitad de mi doctorado cuando ocurrió la supernova”, dijo, “fue uno de los mayores acontecimientos de mi vida, el cual me hizo cambiar el curso de mi carrera para tratar de resolver este misterio”. Fue como un santo grial moderno”.

El estudio teórico de Page y su equipo, publicado en la revista The Astrophysical Journal, apoya firmemente la sugerencia del equipo de ALMA de que una estrella de neutrones está alimentando la mancha de polvo. “A pesar de la suprema complejidad de la explosión de una supernova y de las condiciones extremas que reinan en el interior de una estrella de neutrones, la detección de una mancha de polvo caliente es una confirmación de varias predicciones”, explicó Page.

Estas predicciones fueron la ubicación y la temperatura de la estrella de neutrones. Según los modelos informáticos sobre las supernovas, la explosión ha “alejado” a la estrella de neutrones de su lugar de nacimiento a una velocidad de cientos de kilómetros por segundo (decenas de veces más rápida que el cohete más veloz). La mancha está exactamente en el lugar donde los astrónomos creen que estaría la estrella de neutrones hoy en día. Y la temperatura de la estrella de neutrones, que se predijo que era de unos 5 millones de grados centígrados, proporciona suficiente energía para explicar el brillo de la mancha.

Contrariamente a las expectativas, es probable que la estrella de neutrones no sea un púlsar. “La potencia de un púlsar depende de la velocidad de su giro y de la intensidad de su campo magnético, ambos necesitarían tener valores muy ajustados para coincidir con las observaciones”, dijo Page, “mientras que la energía térmica emitida por la superficie caliente de la joven estrella de neutrones se ajusta de forma natural a los datos”.

“La estrella de neutrones se comporta exactamente como esperábamos”, añadió James Lattimer de la Universidad Stony Brook de Nueva York, y miembro del equipo de investigación de Page. Lattimer también ha seguido de cerca a SN 1987A, habiendo publicado antes predicciones de la señal de neutrinos de una supernova que posteriormente coincidieron con las observaciones. “Esos neutrinos sugirieron que nunca se formó un agujero negro, y además parece difícil que un agujero negro explique el brillo observado de la mancha. Comparamos todas las posibilidades y concluimos que una estrella de neutrones caliente es la explicación más probable”.

Esta estrella de neutrones es una bola extremadamente caliente de materia ultradensa de 25 km de ancho. Una cucharadita de su material pesaría más que todos los edificios de la ciudad de Nueva York juntos. Debido a que solo puede tener 33 años, sería la estrella de neutrones más joven que se haya encontrado. La segunda estrella de neutrones más joven que conocemos se encuentra en el remanente de la supernova Casiopea A y tiene 330 años de edad.

Sólo una imagen directa de la estrella de neutrones daría una prueba definitiva de su existencia, pero para ello los astrónomos podrían tener que esperar unas décadas más hasta que el polvo y el gas en el remanente de la supernova se vuelvan más transparentes.

Aunque muchos telescopios han hecho imágenes de SN 1987A, ninguno de ellos ha sido capaz de observar su núcleo con tan alta precisión como ALMA. Observaciones anteriores (en 3-D) con ALMA ya mostraron los tipos de moléculas encontradas en el remanente de la supernova y confirmaron que produjo cantidades masivas de polvo.

“Este descubrimiento se basa en años de observaciones de ALMA, mostrando el núcleo de la supernova con cada vez más detalle gracias a las continuas mejoras en el telescopio y el procesamiento de datos”, dijo Remy Indebetouw del Observatorio Nacional de Radioastronomía y la Universidad de Virginia, quien ha sido parte del equipo de imágenes de ALMA.

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