Un equipo de astrónomos presenta un nuevo método para detectar supernovas horas después de la explosión

Las supernovas son enormes explosiones que marcan las etapas finales de la vida de una estrella. Al ser repentinas e impredecibles, estudiarlas ha sido difícil durante mucho tiempo, pero gracias a los cartografiados del cielo de alta frecuencia, se pueden detectar nuevas casi a diario. Un nuevo estudio liderado por el Instituto de Ciencias del Espacio (ICE-CSIC), con la participación del Institut d’Estudis Espacials de Catalunya (IEEC), y publicado en la revista Journal of Cosmology and Astroparticles Physics (JCAP), presenta un nuevo método para detectar supernovas horas después de su erupción.

El estudio piloto se centra en una muestra de diez supernovas y utiliza observaciones realizadas con el Gran Telescopio de Canarias (GTC). Demuestra que los protocolos específicos y el rápido seguimiento a través de telescopios pueden capturar los espectros más tempranos de estas explosiones estelares, idealmente en un plazo de 48 o incluso 24 horas tras su primera luz. Este avance ofrece una oportunidad sin precedentes para estudiar los momentos inmediatamente posteriores a la muerte de una estrella y hace que la detección temprana sea clave para comprender su origen y evolución.

Las supernovas se dividen en dos grandes categorías, en función de la masa de la estrella progenitora. Por un lado, las supernovas termonucleares son estrellas cuya masa inicial no supera las ocho masas solares. “La etapa evolutiva más avanzada de estas estrellas, antes de la supernova, es la enana blanca: objetos muy antiguos que ya no tienen un núcleo activo que produzca calor. Las enanas blancas pueden permanecer en equilibrio durante mucho tiempo, gracias a un efecto cuántico denominado presión de degeneración electrónica”, explica Lluís Galbany, astrofísico del Instituto de Ciencias del Espacio (ICE-CSIC) y del Institut d’Estudis Espacials de Catalunya (IEEC) y primer autor del estudio.

Si una estrella de este tipo se encuentra en un sistema binario, puede absorber materia de su compañera. La masa adicional aumenta la presión interna hasta que la enana blanca explota como supernova.

La segunda categoría principal de supernovas incluye estrellas muy masivas, de más de ocho masas solares. “Brillan gracias a la fusión nuclear en sus núcleos, pero una vez que la estrella ha quemado átomos progresivamente más pesados —hasta el punto en que la fusión ya no produce energía—, el núcleo colapsa. En ese momento, la estrella colapsa porque la gravedad ya no está contrarrestada; la rápida contracción aumenta drásticamente la presión interna y desencadena la explosión”, afirma Galbany.

“El espectro de la supernova nos indica, por ejemplo, si la estrella contenía hidrógeno, lo que significa que estamos ante una supernova de colapso de núcleo”, afirma Galbany. “Conocer la supernova en sus primeros momentos también nos permite buscar otros tipos de datos sobre el mismo objeto, como la fotometría [del cartografiado] Zwicky Transient Facility (ZTF) y [el sistema] Asteroid Terrestrial-impact Last Alert System  (ATLAS) que utilizamos en el estudio. Estas curvas de luz muestran cómo aumenta el brillo en la fase inicial; si observamos pequeños abultamientos, podría significar que otra estrella de un sistema binario fue absorbida por la explosión”, añade. Las comprobaciones adicionales contrastan los datos de la misma zona del cielo obtenidos por otros observatorios.

Dado que este primer estudio logró recopilar datos en 48 horas, los autores concluyen que es posible realizar observaciones aún más rápidas. “Ahora sabemos que un programa espectroscópico de respuesta rápida, bien coordinado con cartografiados fotométricos profundos, puede recopilar espectros de forma realista en un día tras la explosión, lo que allana el camino para estudios sistemáticos de las fases más tempranas en futuros cartografiados a gran escala, como La Silla Southern Supernova Survey (LS4) y el Legacy Survey of Space and Time (LSST), ambos en Chile”, concluye Galbany.