El fenomen estel·lar més brillant de la història

Entre el 30 d’abril i l’1 de maig de l’any 1006 es va produir el fenomen estel·lar més brillant registrat mai a la història: una supernova o explosió estel·lar que van poder observar diferents civilitzacions en diferents llocs del planeta. Més de mil anys després, un equip liderat per investigadors de la Universitat de Barcelona (UB), l’Institut d’Astrofísica de Canàries (IAC) i el Centre Superior d’Investigacions Científiques (CSIC) ha descobert que la supernova 1006 (SN 1006) es va produir probablement com a conseqüència de la fusió de dues estrelles nanes blanques. La recerca es publica avui a la revista Nature en portada.

La supernova de l’any 1006 va ser observada per comunitats d’astrònoms de tot el món. Alguns d’ells, com els astrònoms xinesos, van ressaltar que el fenomen astronòmic va ser visible durant tres anys. El registre més explícit, que va fer el metge i astrònom egipci Ali ibn Ridwan (988 – 1061), apunta que el fenomen estel·lar va ser aproximadament tres vegades més brillant que Venus o que va emetre llum en una quantitat equivalent a gairebé una quarta part de la lluentor de la Lluna.

Tal com explica la codirectora del treball, Pilar Ruiz-Lapuente, investigadora de l’Institut de Ciències del Cosmos de la UB (ICCUB) i de l’Institut de Física Fonamental (IFF-CSIC) «en el treball s’han estudiat les estrelles existents a la zona a partir de la distància i de la possible contaminació per elements de la supernova, i els resultats revelen que no hi ha cap estrella que es pugui considerar progenitora d’aquesta explosió».

L’investigador de l’IAC, i primer autor del treball, Jonay González Hernández, afegeix: «Hem fet una exploració exhaustiva a l’entorn del lloc on es va produir l’explosió de la supernova del 1006 i no hi hem trobat res, cosa que ens porta a pensar que aquest fenomen es va produir probablement per una col·lisió i fusió de dues estrelles nanes blanques de massa similar».

L’SN 1006 pertany al tipus de supernoves que es produeixen en sistemes binaris, aquells constituïts per dos objectes astronòmics lligats entre si per la seva força gravitatòria. Aquests sistemes poden estar formats per una nana blanca i una estrella companya normal que li aporti la matèria necessària per aconseguir una massa crítica d’1,4 vegades la massa del Sol, l’anomenada massa límit de Chandrasekhar. Una vegada arriben a aquesta grandària, exploten com a supernoves. Una altra opció és que el sistema estigui compost per dues nanes blanques que s’acabin fusionant en una supernova. Segons Ruiz-Lapuente, «aquest nou resultat, juntament amb altres d’anteriors, indiquen que la fusió de nanes blanques podria ser una via habitual que dóna lloc a aquestes violentes explosions termonuclears».

Les supernoves són explosions d’estrelles que ocorren en l’última etapa de la seva vida. Produeixen una gran emissió d’energia i ejecten enormes quantitats de material a gran velocitat al medi interestel·lar. En particular, el tipus de supernova que va tenir lloc el 1006 es va produir per una explosió termonuclear quan la nana blanca va aconseguir la massa límit de Chandrasekhar, la qual cosa va expulsar probablement tot el material que posseïa sense deixar cap romanent estel·lar de l’explosió.

La pista definitiva que va portar els investigadors a concloure que en aquest cas s’havia produït la fusió de dues nanes blanques va ser que aquesta supernova, a uns 7.000 anys llum de la Terra, no té cap estrella companya de la nana blanca progenitora. L’explosió produïda per la fusió de dues nanes blanques, no obstant això, no deixa cap rastre, excepte el romanent de supernova que pot ser estudiat fins segles després, com en el cas de la supernova del 1006, una de les úniques quatre supernoves històriques d’aquest tipus que s’han produït a la Via Làctica.

Per a l’estudi, es va utilitzar l’espectrògraf d’alta resolució UVES instal·lat en un dels quatre telescopis europeus VLT, de 8 metres de diàmetre, pertanyent a l’Observatori Europeu del Sud (ESO, Xile), amb el qual es van observar els estels a l’entorn del lloc de l’explosió. Les dades espectroscòpiques i fotomètriques obtingudes van ser analitzades detalladament per González Hernández: «L’anàlisi de les estrelles de la zona de l’explosió les descarta com a possibles companyes de l’estrella progenitora de la supernova del 1006», assegura l’expert.

Els astrofísics van analitzar diferents tipus d’estrelles a la zona: gegants, subgegants i nanes. Segons González, «només quatre estrelles gegants es troben a la mateixa distància que el romanent de la supernova del 1006, a uns 7.000 anys llum de la Terra, però les simulacions numèriques no prediuen cap companya d’aquestes característiques. L’aparença d’una possible estrella companya, fins i tot mil anys després d’haver rebut el violent impacte d’una explosió d’aquest tipus, no seria la d’una estrella gegant normal».

Les nanes blanques són estrelles de massa inferior a 1,4 vegades la massa del Sol que estan en l’última etapa de la seva vida. Aquestes estrelles, o romanents estel·lars, han esgotat tot el seu combustible, per la qual cosa es van refredant molt lentament. Els estels de menys de 8-10 masses del Sol, és a dir, la gran majoria dels estels de la Via Làctica, i també el nostre Sol, acaben el seu cicle de vida com a nanes blanques.

D’altra banda, des del punt de vista teòric, en l’estudi, en el qual també han participat els investigadors del Departament d'Astronomia i Meteorologia i del ICCUB (centre adscrit al campus d’excel·lència internacional BKC) Ramon Canal i Javier Mendez, s’ha vist que la fusió d’aquest tipus d’estrelles concorda amb els models estel·lars existents.

La companya de la supernova del 1572

Ja l’any 2004, aquest grup de recerca havia identificat una altra estrella com a companya de la supernova de Tycho Brahe (SN 1572). Pilar Ruiz-Lapuente, investigadora principal d’aquell treball, també publicat a la revista Nature, i coautora de l’actual, comenta sobre aquesta qüestió: «Llavors vam explorar una altra regió propera al centre del romanent de la supernova de Brahe i vam trobar una estrella subgegant de temperatura similar a la del Sol, que podia ser la companya de l’estrella progenitora de l’SN 1572». I afegeix: «En aquest nou estudi, la nostra intenció era buscar la companya de la supernova del 1006, però, davant la nostra sorpresa, no la vam trobar».

Ruiz-Lapuente va començar a estudiar el 1997 els romanents de supernoves del tipus Ia amb aquest mètode de cerca d’estrelles progenitores. Fins ara s’han estudiat cinc supernoves, de les quals només s’ha trobat la companya en el cas de la de Tycho Brahe. Tal com explica la reconeguda astrofísica, «la nostra intenció és seguir estudiant els romanents de supernova per determinar la freqüència d’aquesta via de fusió de nanes blanques. La propera serà la supernova de Kepler del 1604».

Sableado de: UB