¿Cuándo ocurrirá la próxima supernova en nuestra galaxia? | Ciencias

Imagina que eres un astrónomo en los primeros años del siglo XVII. El telescopio aún no se ha inventado, por lo que escanea el cielo nocturno solo a simple vista. Entonces, un día ves una vista notable: aparece una nueva estrella brillante, y durante las próximas semanas eclipsa incluso al planeta Venus. Es tan brillante que incluso se puede ver a plena luz del día. Permanece en el cielo durante muchos meses, atenuándose gradualmente con el tiempo.

Eso es lo que vio el astrónomo alemán Johannes Kepler en 1604; los observadores del cielo en otras partes de Europa, Medio Oriente y Asia también lo vieron. Ahora sabemos que no fue realmente una estrella nueva, sino más bien una explosión de supernova, una explosión enorme que ocurre cuando ciertas estrellas llegan al final de sus vidas.

El evento de 1604 fue la última vez que apareció una supernova dentro de nuestra galaxia, la Vía Láctea. O al menos, el último que se sabe que ha sido observado; es posible que haya habido otras supernovas cercanas en el ínterin, probablemente oscurecidas por el gas y el polvo intermedios. Los astrónomos también pueden ver los restos de supernovas de hace mucho tiempo, como la nebulosa del cangrejo, cuya luz llegó a la Tierra por primera vez en 1054. Lo siguiente mejor que la supernova de Kepler en los últimos años fue la supernova avistada en la Gran Nube de Magallanes, una pequeña galaxia compañera. de la Vía Láctea, en 1987 (y designado 1987A). Los astrónomos también han registrado muchas supernovas en otras galaxias; estos son visibles telescópicamente, pero los observadores del cielo los habrían pasado por alto por completo en los días de Kepler.

En otras palabras, ha sido una larga espera: 418 años desde que vimos explotar una estrella en nuestra galaxia. Entonces, ¿estamos atrasados ​​para una supernova brillante y cercana?

“Ese es uno de mis temas favoritos, con una cerveza”, dice Brian Fields, astrónomo de la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign. Los astrónomos estiman que, en promedio, entre una y tres estrellas deberían explotar en nuestra galaxia cada siglo. Entonces, una brecha de cuatro siglos es un poco más de lo que cabría esperar. “Estadísticamente, no se puede decir que estamos atrasados, pero, informalmente, todos decimos que estamos atrasados”, dice Fields.

Los astrónomos de hoy están mucho mejor preparados para la próxima supernova de lo que hubiera estado Kepler, o de lo que cualquiera hubiera estado hace unas pocas décadas. Los científicos de hoy están equipados con telescopios que registran la luz visible. Estos instrumentos mostrarán cómo se vería una supernova si pudiéramos volar cerca de ella y mirarla con nuestros propios ojos. Pero también tenemos telescopios que pueden registrar luz infrarroja, luz cuyos colores se encuentran más allá del extremo rojo del espectro visible. Con sus longitudes de onda más largas, la luz infrarroja puede pasar más fácilmente a través del gas y el polvo que la luz visible, revelando objetivos que pueden ser imposibles de ver con los telescopios tradicionales. El telescopio espacial James Webb, por ejemplo, graba principalmente en el infrarrojo. Tanto la luz visible como la infrarroja son parte del “espectro electromagnético”, pero las supernovas también emiten un tipo diferente de radiación, en forma de partículas subatómicas llamadas neutrinos, y hoy también tenemos detectores para atraparlas. Además, los astrónomos ahora tienen detectores que pueden registrar ondas sutiles en el tejido del espacio-tiempo conocidas como ondas gravitacionales, que también se cree que son desencadenadas por estrellas en explosión.

“La anticipación real ahora es que tendremos la trifecta (ondas electromagnéticas, ondas gravitacionales y neutrinos) de una explosión de supernova”, dice Ray Jayawardhana, astrónomo de la Universidad de Cornell. “Esa sería una fuente increíblemente rica de información y conocimientos”.

Los científicos han descrito dos tipos distintos de supernovas. En una supernova Tipo I, una estrella enana blanca extrae material de una estrella compañera hasta que se enciende una reacción nuclear desbocada; la enana blanca estalla y los escombros se precipitan por el espacio. La de Kepler era de Tipo I. En una supernova de Tipo II, a veces llamada supernova de colapso del núcleo, una estrella agota su suministro de combustible nuclear y se colapsa por su propia gravedad; el colapso luego “rebota”, provocando una explosión.

Cualquier tipo de supernova puede ser tan brillante como para eclipsar brevemente a toda una galaxia. Pero las supernovas de Tipo II son particularmente interesantes porque liberan no solo luz sino también una enorme cantidad de neutrinos. De hecho, la emisión de neutrinos puede comenzar un poco antes de la propia explosión, explica Kate Scholberg, astrónoma de la Universidad de Duke.

“Si la estrella está lo suficientemente cerca, en realidad podríamos observar algunos de estos primeros neutrinos previos a la supernova antes de que ocurra el colapso del núcleo”, dice Scholberg. Por ejemplo, si la estrella gigante roja Betelgeuse se convirtiera en supernova, los detectores de neutrinos probablemente captarían la señal horas o incluso días antes de que la explosión se hiciera visible, dice. (Betelgeuse ha estado fluctuando en brillo en los últimos años, y algunos astrónomos sugirieron que estaba a punto de estallar, pero estudios más recientes sugieren que el oscurecimiento fue causado por nubes de polvo o por la actividad de las manchas solares en la superficie de la estrella. No obstante, el Se espera que una estrella gigante explote en algún momento de los próximos 100.000 años).

Si los neutrinos de una supernova galáctica llegan a la Tierra, los astrónomos recibirán una alerta automática enviada por una serie de detectores de neutrinos conocidos como Supernova Early Warning System, o SNEWS. Scholberg ayudó a desarrollar la primera versión de SNEWS a principios de la década de 2000; hoy, los astrónomos están aumentando “SNEWS 2.0”, que cumplirá la misma función que su predecesor pero con una capacidad de triangulación mejorada. La red utilizará datos de siete detectores diferentes, ubicados en seis países diferentes más la Antártida, para determinar la dirección aproximada de la supernova en el cielo, para que los instrumentos ópticos puedan observar más de cerca.

Cuando explotó 1987A, la ciencia de los neutrinos estaba en su infancia; aun así, dos docenas de neutrinos fueron registrados por tres detectores que funcionaban en ese momento. Si una supernova explota dentro de nuestra galaxia ahora, la red global de detectores registrará cientos o incluso miles de neutrinos.

Un caso particular podría producir una señal especialmente provocativa: si una estrella que colapsa es lo suficientemente pesada, podría formar un agujero negro, en cuyo caso “toda la explosión se esfuma”, dice Scholberg. En ese escenario, “el flujo de neutrinos se apagaría muy rápidamente. Eso sería realmente genial, porque en realidad verías este corte muy agudo, lo que indicaría que se había formado un agujero negro”. Luego, los astrónomos podrían mirar catálogos de estrellas conocidas para ver cuál había desaparecido. “Si ve un espacio en blanco, una estrella que falta, podría ser el sitio de un agujero negro recién formado”, dice Scholberg.

Completar la trifecta sería la detección exitosa de ondas gravitacionales de una supernova galáctica. Predichas por Einstein hace más de un siglo, las ondas gravitacionales son distorsiones en el espacio-tiempo que se crean cada vez que se acelera un cuerpo masivo. Se detectaron por primera vez en 2015. Las ondas gravitacionales registradas hasta ahora fueron liberadas por la fusión de objetos masivos como agujeros negros y estrellas de neutrones. Pero cuando eventualmente ocurra una supernova en nuestra galaxia, eso también debería ser detectable. Debido a que las ondas gravitacionales emanarían del núcleo de una supernova, “nos darán información sobre cómo explotan realmente las estrellas, algo que hasta ahora ha eludido a la comunidad astronómica”, dice David Radice, astrofísico de la Universidad Estatal de Pensilvania. Aunque los astrónomos han estado utilizando simulaciones por computadora para modelar explosiones de supernovas durante décadas, muchos de los detalles aún no se comprenden bien. Los datos de las ondas gravitacionales podrían ayudar a iluminar el proceso, dice Radice.

¿Podría una supernova cercana representar una amenaza para la vida en la Tierra? Sí, en teoría, pero la explosión tendría que estar muy cerca y, por el momento, ninguna de esas estrellas cercanas corre el riesgo de explotar. Lo cual es bueno, porque la explosión de radiación de una supernova cercana sería devastadora. Durante un período de semanas, la supernova emitiría rayos ultravioleta, rayos X y rayos gamma, que no necesariamente llegarían al suelo, pero aun así causarían estragos en la capa protectora de ozono de la Tierra, explica Fields. “Así que no nos convertiría en Hulk, pero quitaría la capa de ozono de la estratosfera”, dice. Sin la capa de ozono, la Tierra estaría inundada por la mortal radiación ultravioleta del sol; esto podría acabar con el fitoplancton en los océanos, y los efectos se abrirían camino en la cadena alimentaria, lo que posiblemente llevaría a una extinción masiva, dice Fields.

Tal evento puede haber ocurrido en el transcurso de la historia de nuestro planeta. Fields y sus colegas han argumentado que una extinción masiva al final del período Devónico, hace unos 360 millones de años, puede haber sido inducida por una supernova: señalan que las rocas de ese período contienen esporas de plantas que parecen quemadas por el sol, como si hubieran sido atacadas por rayos ultravioleta. radiación.

Pero las supernovas no solo destruyen; también crean. Los astrónomos y los físicos señalan que muchos de los elementos pesados ​​de los que dependemos (el oxígeno que respiramos, el calcio de nuestros huesos, el hierro de nuestra sangre) se originaron en las reacciones nucleares que se desarrollan en las profundidades de las estrellas en explosión y que se propagan por el espacio. gracias a las ondas expansivas que producen. Como dijo Carl Sagan, “estamos hechos de materia estelar”. Lo que significa que para astrónomos como Fields, una supernova sería el último regalo de los cielos. “Me encantaría que hubiera una supernova galáctica en la Vía Láctea durante mi vida”, dice.