ANNA SERENA ESPOSITO
MADRID, 16 Ene. (EUROPA PRESS) -
Una nueva investigación explica por qué algunas hipernovas están asociadas a estallidos de rayos gamma (GRB) y por qué otras no, lo que completa el relato de la muerte de las estrellas más masivas.
En 1998 se detectaba la primera hipernova, una versión de las supernovas muy energética, que siguió a un estallido de rayos gamma y que supuso la primera evidencia de la conexión entre ambos fenómenos.
El escenario propuesto para explicar el fenómeno involucraba una estrella de más de 25 masas solares que, al agotar su combustible, sufre un proceso de colapso del núcleo. Al derrumbarse sobre sí mismo, el núcleo genera un agujero negro o una estrella de neutrones y, al tiempo, surgen dos chorros polares de materia que atraviesan las capas externas de la estrella y que, al emerger al medio, producen estallidos de rayos gamma. Finalmente se produce la explosión de hipernova, que puede ser decenas de veces más intensa que una supernova.
Aunque tras 20 años de estudio, la relación entre los estallidos de rayos gamma y las hipernovas parece inequívoca, no se cumple así en sentido contrario, ya que se han detectado varias hipernovas que no llevan asociados estallidos de rayos gamma.
Un estudio internacional, encabezado por Luca Izzo, del Instituto de Astrofísica de Andalucía-CSIC, y que se publica en 'Nature', ha permitido hallar el "eslabón perdido" entre estos dos subtipos de hipernova. Se trata de una especie de envoltura caliente que se forma en torno al chorro según se propaga a través de la estrella progenitora. "El chorro transfiere una parte importante de su energía a la envoltura y, si logra atravesar la superficie de la estrella, producirá la emisión de rayos gamma que identificamos como estallido de rayos gamma", argumenta el investigador.
No obstante, este chorro puede malograrse dentro de la estrella y no emerger al medio al carecer de energía suficiente, circunstancia en la que se produce una hipernova pero no un estallido de rayos gamma. Así, la envoltura detectada en esta investigación supone el enlace entre los dos subtipos de hipernova estudiados hasta ahora, y estos 'chorros sofocados' (del inglés choked-jets) explicarían de forma natural las diferencias.
EL CUARTO GRB MÁS PRÓXIMO CONOCIDO
Para el estudio, los científicos estudiaron en detalle el fin de la vida de una estrella que produce un estallido de rayos gamma y una hipernova. En concreto, estudiaron el estallido 'GRB171205A', detectado el 5 de diciembre de 2018 en una galaxia situada a apenas 500 millones de años luz de la Tierra, lo que lo convierte en el cuarto estallido de rayos gamma más próximo conocido.
"Fenómenos de este tipo ocurren de media una vez cada diez años, así que enseguida comenzamos una intensa campaña de observación con el Gran Telescopio Canarias para observar la hipernova emergente desde las primeras fases", apunta la investigadora Christina Thöne, también del IAA-CSIC, que participa en el hallazgo. "De hecho, se trata de la detección más temprana de una hipernova hasta la fecha, menos de un día después del colapso de la estrella", añade.
Tras su detección, enseguida se observaron las primeras evidencias de la presencia de una hipernova. "Esto fue posible gracias a que la luminosidad de los chorros era mucho más débil de lo normal, ya que por lo general los eclipsan la emisión de la supernova durante la primera semana", señala por su parte Antonio de Ugarte Postigo, investigador del IAA-CSIC y también participante en el descubrimiento. Se trataba, sin embargo, de una hipernova peculiar, según el científico, ya que mostraba velocidades de expansión muy altas y unas abundancias químicas diferentes a las registradas en eventos similares.
Esta peculiar composición química y las velocidades asociadas encajan con la existencia de un chorro rodeado de una envoltura que se abre camino en la superficie de la estrella, algo que se había predicho con anterioridad pero que aún no se había observado. La envoltura que acompaña al chorro durante los primeros días arrastra material desde el interior de la estrella, y en el caso estudiado permitió determinar su estructura química. Pasados unos días, esta componente desapareció y la hipernova evolucionó de forma similar a las observadas anteriormente.
La energía total emitida por la envoltura fue superior a la del estallido de rayos gamma, lo que implica que el chorro depositó gran parte de su energía en ella. Pero también muestra que la energía del estallido de rayos gamma depende de la interacción del chorro con el material estelar y de esta nueva componente, la envoltura.
El hallazgo pone de manifiesto la necesidad de revisar los modelos: "Mientras que el modelo estándar de supernovas de colapso de núcleo conduce a explosiones casi esféricas, la evidencia de una emisión tan energética producida por una envoltura de este tipo sugiere que el chorro juega un papel importante en las supernovas con colapso central, y es necesario que tengamos en cuenta la función del chorro en los modelos de explosión de supernovas", concluye Izzo.
