José Manuel Nieto Jalil / Director del Departamento Regional de Ciencias en la Región Centro-Occidente. Tecnológico de Monterrey
La observación del cosmos ha sido una fascinación constante para la humanidad desde tiempos inmemoriales. Entre los fenómenos más impactantes del Universo se encuentran las supernovas, eventos de proporciones colosales que marcan el final de la vida de ciertas estrellas. Recientemente, un equipo de astrónomos logró capturar por primera vez el proceso en tiempo real, proporcionando una visión sin precedentes sobre los últimos días de una supergigante roja antes de convertirse en una supernova.
Gracias a la combinación de tecnología avanzada y la colaboración entre diversas instituciones científicas, investigadores lograron observar con detalle los últimos 130 días de la existencia de la estrella SN 2020tlf, ubicada en la galaxia NGC 5731, a unos 120 millones de años luz de la Tierra. Este evento, captado por los telescopios Pan-Starrs y el Observatorio WM Keck en Hawái, represento un avance significativo en la comprensión de las etapas finales de las estrellas masivas. El uso de espectroscopía de alta resolución y técnicas de interferometría ha permitido a los científicos analizar la composición química de la estrella en sus momentos finales, revelando la presencia de elementos forjados en su núcleo en procesos de nucleosíntesis avanzados.
Durante el período previo a su explosión, SN 2020tlf mostró intensos destellos de luz, evidenciando la eyección de enormes burbujas de gas en su atmósfera. Este comportamiento, registrado meticulosamente por los astrónomos, contradice las suposiciones previas sobre la evolución de las supergigantes rojas, ya que se creía que estas estrellas atravesaban sus últimos momentos en relativa calma antes de su colapso. Los modelos hidrodinámicos computacionales sugieren que estas eyecciones pueden estar relacionadas con inestabilidades en la fusión de elementos pesados en el núcleo estelar, lo que genera pulsaciones termodinámicas capaces de alterar la estructura de la envoltura estelar antes del colapso final.
Este hallazgo desafía la concepción tradicional de las supergigantes rojas y abre nuevas preguntas sobre los cambios internos que sufren antes de explotar. Antes se pensaba que el colapso de una estrella de este tipo ocurría de manera súbita sin signos previos de actividad violenta. Sin embargo, la observación de SN 2020tlf sugiere que muchas de estas estrellas experimentan transformaciones estructurales internas significativas que resultan en intensas eyecciones de gas y energía. La detección de neutrinos provenientes del núcleo de la estrella antes de la explosión respalda la hipótesis de que el colapso gravitacional está precedido por un proceso de fusión de silicio a hierro, liberando una cantidad masiva de energía en forma de ondas de choque internas que pueden manifestarse en la superficie estelar.
Las supergigantes rojas son estrellas masivas que han agotado el hidrógeno en sus núcleos y han evolucionado hasta fusionar elementos más pesados. A pesar de su densidad relativamente baja, su volumen es impresionante: pueden superar en tamaño al Sol por cientos o incluso miles de veces. Durante su vida, estas estrellas generan energía a través de la fusión nuclear, un proceso que eventualmente conduce a la síntesis de elementos pesados como el hierro y el níquel.
Cuando la fusión alcanza estos elementos, la estrella pierde la capacidad de sostenerse contra la gravedad, lo que provoca el colapso de su núcleo y desencadena una explosión masiva. Este fenómeno, conocido como supernova tipo II, no solo marca el fin de una estrella, sino que también desempeña un papel fundamental en la evolución del Universo, dispersando elementos esenciales para la formación de nuevas estrellas, planetas e incluso la vida misma. Los estudios recientes en nucleosíntesis estelar han demostrado que las supernovas tipo II son responsables de la producción de elementos como el oro, el platino y el uranio, a través del proceso r, una rápida captura de neutrones que solo ocurre en condiciones extremas de densidad y temperatura.
Las supernovas son eventos fundamentales en la evolución cósmica. Durante la explosión, se liberan cantidades colosales de energía, alcanzando niveles de luminosidad que pueden eclipsar temporalmente a toda la galaxia que las contiene. En algunos casos, una supernova puede brillar con una intensidad mil millones de veces superior a la del Sol durante semanas o meses antes de que su resplandor se disipe gradualmente.
Uno de los aspectos más fascinantes de las supernovas es que desempeñan un papel clave en la distribución de elementos pesados en el cosmos. Elementos como el carbono, oxígeno, silicio e hierro, fundamentales para la vida y la formación de planetas, son sintetizados y dispersados en el espacio interestelar mediante estas explosiones. Los remanentes de supernova, como la nebulosa del Cangrejo, han permitido estudiar la dinámica de la inyección de estos elementos en el medio interestelar, influenciando la química y evolución de futuras generaciones de estrellas.
Se cree que la formación de nuestro propio Sistema Solar estuvo influenciada por la onda de choque de una supernova cercana, que enriqueció la nube de gas y polvo a partir de la cual se formaron el Sol y los planetas. La existencia de elementos pesados en la Tierra es una prueba de este proceso, ya que solo pueden ser creados en el interior de estrellas masivas y liberados durante explosiones estelares. La detección de isótopos radiactivos como el aluminio-26 en meteoritos primitivos ha reforzado la hipótesis de que una supernova cercana desencadenó la formación de nuestro sistema planetario.
Las supernovas no solo juegan un papel crucial en la evolución cósmica, sino que también pueden influir en la Tierra de maneras sorprendentes. Evidencias geológicas sugieren que una supernova cercana pudo haber afectado la atmósfera terrestre hace aproximadamente 2.6 millones de años, generando una lluvia de partículas cargadas que alteraron el clima y posiblemente contribuyeron a la evolución de la fauna terrestre. El registro de depósitos de hierro-60 en los sedimentos oceánicos, un isótopo que solo se forma en supernovas, ha sido clave en la identificación de estos eventos cósmicos en la historia geológica de la Tierra.
Se ha detectado la presencia de isótopos como el hierro-60 en los sedimentos oceánicos, lo que indica que nuestro planeta ha estado expuesto a los efectos de explosiones estelares en el pasado. Estudios recientes también sugieren que supernovas cercanas pudieron haber influido en eventos de extinción masiva al alterar la composición química de la atmósfera y afectar los ecosistemas marinos y terrestres. Algunos modelos astrobiológicos proponen que la radiación de supernovas podría haber inducido mutaciones genéticas en organismos primitivos, acelerando procesos evolutivos en la biosfera terrestre.
Los científicos han advertido que si una supernova ocurriera a menos de 50 años luz de la Tierra, su radiación podría alterar significativamente la atmósfera, afectando la capa de ozono y exponiendo la superficie a altos niveles de radiación cósmica. Esto podría tener consecuencias devastadoras para la vida en la Tierra, desde el incremento de mutaciones genéticas hasta la alteración de los ecosistemas globales. Estudios en astrobiología sugieren que eventos de este tipo podrían haber influido en la evolución de vida en exoplanetas, limitando el desarrollo de organismos en entornos expuestos a alta radiación.
Entre las supernovas más notables registradas en la historia moderna se encuentra SN 2006gy, una supernova superluminosa que emitió una cantidad de luz 50,000 veces superior a la del Sol. Su brillo máximo fue comparable al de una galaxia entera, y su resplandor persistió durante años después de su explosión, permitiendo a los astrónomos estudiarla en detalle.
Otro caso icónico es el de SN 1987A, una supernova detectada en la Gran Nube de Magallanes en 1987. Esta explosión proporcionó una oportunidad única para analizar en tiempo real la evolución de los remanentes de una supernova, arrojando información crucial sobre la dinámica de estos eventos y la formación de estructuras como las nebulosas y los púlsares.
Las explosiones de supernovas no solo contribuyen con la formación de elementos pesados, sino que también pueden provocar la formación de nuevas estrellas.
Las ondas de choque generadas por una supernova pueden comprimir nubes de gas interestelar, desencadenando el colapso gravitacional que da origen a la formación estelar. De esta manera, la muerte de una estrella masiva puede ser el punto de partida para la creación de nuevas generaciones de estrellas y sistemas planetarios.
