Simulaciones bidimensionales con superordenadores están permitiendo entender una rara clase de supernovas desconcertantes para los astrónomos, que brillan hasta 100 veces más de lo normal.

Detectados por primera vez sólo en la última década, los científicos están confundidos por el brillo extraordinario de estos eventos y sus mecanismos de explosión.

“Esta es la primera vez que alguien ha simulado supernovas superluminosas en 2D, ya que estudios anteriores sólo han modelado estos eventos en 1D”, dice en un comunicado Ken Chen, astrofísico del Observatorio Astronómico Nacional de Japón. El trabajo en el National Energy Research Scientific Computing Center (NERSC) y el Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab), ambos en Estados Unidos.

“Mediante el modelado de la estrella en 2D podemos capturar información detallada sobre la inestabilidad del fluido y la mezcla, que no se obtiene en las simulaciones 1D. Estos detalles son importantes para describir con precisión los mecanismos que causan el evento superluminoso y explicar sus correspondientes firmas de observación tales como curvas de luz y espectros”.

Chen es el autor principal de un artículo al respecto publicado en Astrophysical Journal. Él señala que una de las principales teorías en astronomía postula que las supernovas superluminosas son impulsadas por estrellas de neutrones altamente magnetizadas, llamadas magnetares.

La forma en que una estrella vive y muere depende de su masa: cuanto más masiva sea una estrella, mayor será la gravedad que ejerce. Todas las estrellas empiezan su vida fusionando hidrógeno en helio; la energía liberada por este proceso sostiene la estrella contra el peso aplastante de su gravedad. Si una estrella es particularmente masiva continuará fusionando helio en elementos más pesados como oxígeno y carbono, y así sucesivamente, hasta que su núcleo se convierta en níquel y hierro. En este punto, la fusión ya no libera energía y la presión de degeneración de electrones entra en acción y apoya a la estrella contra el colapso gravitatorio.

Cuando el núcleo de la estrella excede su masa de Chandrasekhar – aproximadamente 1,5 masa solar – la degeneración del electrón ya no soporta la estrella. En este punto, el núcleo se derrumba, produciendo neutrinos que hacen explotar la estrella y crean una supernova.

Este colapso del núcleo de hierro ocurre con tal fuerza extrema que rompe los átomos de hierro y niquel, dejando atrás un ‘guiso’ caótico de partículas cargadas. En este ambiente frenético, los electrones cargados negativamente son empujados en positrones cargados positivamente para crear neutrones neutros. Debido a que los neutrones ahora constituyen el grueso de este núcleo, se llama una estrella de neutrones. Un magnetar es esencialmente un tipo de estrella de neutrones con un campo magnético extremadamente potente.

Además de ser increíblemente denso –una cantidad de material de una estrella de neutrones del tamaño de un terrón de azúcar pesaría más de mil millones de toneladas– también girará hasta unos cientos de veces por segundo. La combinación de esta rápida rotación, densidad y física complicada en el núcleo crea algunos campos magnéticos extremos.

El campo magnético puede extraer la energía rotacional de una estrella de neutrones y convertir esta energía en radiación energética. Algunos investigadores creen que esta radiación puede alimentar una supernova superluminosa. Estas son precisamente las condiciones que Chen y sus colegas están tratando de entender con sus simulaciones.

“Al hacer una simulación 2D más realista de las supernovas superluminosas impulsadas por magnetares, esperamos obtener una comprensión más cuantitativa de sus propiedades”, dice Chen. “Hasta ahora, los astrónomos han visto menos de 10 de estos eventos, y si encontramos más podremos ver si tienen propiedades consistentes. Si es así y entendemos por qué, vamos a ser capaces de utilizarlos como balizas estándar para medir distancias en el Universo”.

También señala que debido a que estos objetos pueden formarse fácilmente en el cosmos temprano, podrían proporcionar algunas percepciones sobre las condiciones del Universo lejano.

Fuente: Europa Press