En busca de la muerte de las estrellas

Las supernovas se han convertido en una clave para conocer la evolución del cosmos. Usando una clase especial de supernova, la tipo 1a, como indicador de distancia cósmica, los astrónomos han llegado a la conclusión de que una misteriosa energía oscura está desgarrando el espacio, un descubrimiento que ha causado gran revuelo porque el destino del universo -o al menos lo que conocemos de él- está en juego. Entender las supernovas se ha convertido en algo esencial.

Los astrónomos están tratando de descubrir los detalles de estas explosiones, escrutando los cielos para cosechar más datos, contemplando los restos de antiguas supernovas en busca de pistas y usando superordenadores para calcular las reacciones en ese núcleo del infierno. Recientemente se han hecho avances, dando esperanzas a los científicos de que sus teorías van bien encaminadas, pero a su vez se han puesto de manifiesto las complejidades y los desconcertantes rompecabezas que surgen a la hora de precisar los detalles de estas explosiones.

Está en juego el destino del universo, o al menos lo que conocemos de él

Un grupo de científicos asegura haber probado cómo eclosionan las supernovas

Hace poco, un equipo internacional dirigido por Pilar Ruiz-Lapuente (Universidad de Barcelona) anunció haber localizado una estrella que se aleja a gran velocidad del lugar donde el astrónomo Tycho Brahe detectó una supernova en 1572. Esta supernova, en la constelación de Casiopeia, contribuyó a echar por tierra el concepto aristotélico de que el cielo, más allá de la Luna, era inmutable. La estrella ahora descubierta, presumiblemente compañera del astro que estalló, constata la idea de que dichas explosiones se producen en sistemas binarios, cuando una estrella que acumula materia de la otra alcanza un volumen crítico y estalla.

Mientras tanto, un grupo de astrofísicos que usan superordenadores para simular explosiones de supernovas afirma que por primera vez han logrado demostrar cómo eclosionan dichas estrellas. Durante 300 horas de cálculos en el Centro de Explosiones Astrofísicas Termonucleares de la Universidad de Chicago, llamado el centro de explosiones, observaron burbujas de furia termonuclear surgiendo de las profundidades de la estrella y pasando después a toda velocidad por la superficie para acabar chocando, en una apocalíptica detonación que Donald Lamb, astrofísico de Chicago, definió como "totalmente extraña y novedosa".

Estos resultados podrían ayudar a explicar no sólo cómo explotan estas estrellas, sino por qué las explosiones son parecidas, pero no exactamente iguales, lo cual permite a los astrónomos calibrar mejor sus estimaciones de la energía oscura. Pero muchos expertos afirman que dichas simulaciones por ordenador son más un buen comienzo que una respuesta definitiva. J. Craig Wheeler (Universidad de Tejas) define el trabajo del centro de explosiones como "un valiente cálculo", pero añade: "No creo que sea el final de la historia".

Los expertos están de acuerdo en que la historia de las supernovas tipo 1a comienza con una densa escoria llamada enana blanca -compuesta de carbono y oxígeno-, que es como las estrellas de tamaño moderado tipo Sol, una vez que han agotado sus combustibles termonucleares de hidrógeno y helio, finalizan su vida. Si forma parte de un sistema binario, la enana blanca puede acumular materia de su estrella compañera hasta que se acerca a un límite de densidad, llamado de Chandrasekhar, que equivale aproximadamente a 1,4 veces la densidad del Sol.

En ese momento, la presión y la densidad de la estrella ya muerta serán lo suficientemente grandes como para reactivar el fuego, y las reacciones termonucleares se sucederán en una ola ascendente, transmutando el carbono y el oxígeno en elementos cada vez más pesados, haciendo pedazos la estrella blanca mientras su compañera sale despedida. Hasta hace poco existían pocas pruebas de esto. Por ejemplo, dos enanas blancas podían chocar y provocar una explosión. En ese caso, no habría ningún superviviente.

La supernova de Brahe ha aportado nuevas pruebas de la enana blanca bomba. Es una de las pocas de tipo 1a que se han producido en nuestra galaxia y los astrónomos han buscado durante mucho tiempo a su compañera. Esa estrella debería de pasar a gran velocidad junto a sus vecinas, al haber sido liberada de su órbita alrededor de la enana blanca, muerta repentinamente.

El lugar de la explosión de la supernova hoy está marcado en el cielo por una pequeña huella de rayos X y ondas de radio. Cerca del centro de esta zona, el equipo halló una estrella parecida al Sol que se movía tres veces más rápido que sus vecinas. La estrella posee las características adecuadas para haber sido la que donó material a la enana blanca que hizo explosión, pero la identificación no es definitiva, dice Alex Filippenko (Universidad de California en Berkeley), y explica: "Es posible que la estrella sencillamente pasara fugazmente por aquella región y no guardara relación alguna con la supernova".

Una posibilidad extravagante, según los astrónomos, es que más observaciones revelen que las cenizas de la supernova contaminan las capas externas de la estrella. Pero, según Stan Woosley (Universidad de California en Santa Cruz), probablemente eso es pedir demasiado, y señala que la explosión podría haber hecho volar la capa externa de la estrella, cenizas incluidas, al espacio. "Esta estrella se encontraba al lado y, durante un rato, en el interior, de la explosión termonuclear más potente del universo, de millones de trillones de megatones", dice. Los detalles de dicha explosión siguen siendo un misterio.

El espectáculo de luz tiene su origen en la radiación liberada por el níquel radiactivo, que se desintegra en cobalto y más tarde en hierro, durante los días y meses posteriores al cataclismo, liberando rayos gamma que alcanzan a las cenizas de la estrella hecha añicos y, durante un breve periodo, la hacen brillar más que una galaxia. Dado que todas las supernovas tipo 1a surgen igual, los astrónomos intentan usarlas como indicadores cósmicos, velas estándar cuyas distancias pueden deducirse por el brillo que presentan. Pero las supernovas no son lo suficientemente estándar. Varían en luminosidad aproximadamente en un 40%, lo que permite demostrar que la expansión del universo se está acelerando y que la energía oscura existe, según los astrónomos, pero no precisar detalles cruciales sobre la potencia de esta extraña fuerza y cómo puede cambiar a lo largo del tiempo cósmico y, por tanto, si el universo finalmente se desgarrará o se estrujará en un gran crujido.

Para reducir las incertidumbres de sus cálculos, los astrónomos necesitan saber cómo o si deben corregir sus observaciones contando con factores como la edad y la composición química de las enanas blancas progenitoras. El problema es que la estrella arde de dos formas distintas: como una llama, en cuyo caso se llama deflagración, y como explosión, llamada detonación, en la que las llamas se propagan como una onda expansiva. Ninguna de las dos opciones por sí sola explica fácilmente lo que los astrónomos observan en las supernovas.

La combustión lenta, o deflagración, genera un burbujeo más que una explosión, afirman. No produce suficiente níquel como para generar la luz detectada y deja gran parte de la estrella sin quemar. Además, las partes quemadas están mezcladas, mientras que las supernovas parecen estar estratificadas, con los elementos más densos, como el hierro y el níquel, en el núcleo, y los ligeros, como el silicio, el azufre y el magnesio, en el exterior. Por otra parte, si la supernova es simplemente una detonación, toda la estrella se convertiría en níquel, lo cual generaría demasiada luz.

En los últimos 10 años, muchos teóricos han adoptado el modelo Ricitos de Oro de la explosión, en el que la estrella arde momentáneamente, expandiéndose con lentitud, y posteriormente se produce la detonación cuando la densidad de la estrella ha descendido hasta el valor de la cantidad de níquel apropiada. Ninguno de los modelos de detonación retardada explica por qué o cuándo se inicia el estallido de la estrella. Aquí intervienen los cálculos del centro de explosiones. "Necesitas muros para que se produzca una explosión", dice Lamb. Pero una estrella no los tiene. Así que, ¿cómo ocurre?

El grupo de explosiones y el Centro Astronómico Nicolaus Copernicus (Varsovia) estaban investigando qué ocurriría si la enana blanca iniciara su combustión en forma de llama no exactamente en su núcleo, sino alejada del mismo. El resultado fue una burbuja de llamas originada desde las profundidades que luego pasó alrededor de la estrella, para convertirse en su propio muro, chocando consigo misma a una temperatura de 3.000 millones de grados y con unas densidades de implosión suficientes, según los físicos de Chicago, para iniciar la detonación.

"Los ojos se nos salían de las órbitas mientras observábamos boquiabiertos cómo se desarrollaba aquello", dice Lamb. Pero reconoce, como otros, que todavía está por ver si la naturaleza realmente funciona así; aún es una teoría que está muy lejos de ser defini

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