Primera evidencia de una hipernova magneto-rotacional, 10 veces más energética que una supernova común

Una explosión masiva de una fuente previamente desconocida, diez veces más energética que una supernova común, podría ser la respuesta a un misterio de la Vía Láctea de 13 mil millones de años. Los astrónomos dirigidos por David Yong, Gary Da Costa y Chiaki Kobayashi, del Centro de Excelencia ARC de Australia en Astrofísica del Cielo en 3 Dimensiones (ASTRO 3D) con sede en la Universidad Nacional de Australia (ANU), han descubierto potencialmente la primera evidencia de la destrucción de una estrella colapsada de giro rápido, un fenómeno que describen como una «hipernova magneto-rotacional«.

El tipo de cataclismo previamente desconocido, que ocurrió apenas mil millones de años después del Big Bang, es la explicación más probable de la presencia de cantidades inusualmente altas de algunos elementos detectados en otra estrella de la Vía Láctea extremadamente antigua y «primitiva».

Esa estrella, conocida como SMSS J200322.54-114203.3, contiene mayores cantidades de elementos metálicos, incluidos zinc, uranio, europio y posiblemente oro, que otras de la misma edad.

«Ahora encontramos la primera evidencia observacional que indica directamente que había un tipo diferente de hipernova que producía todos los elementos estables en la tabla periódica a la vez«

Las fusiones de estrellas de neutrones, las fuentes aceptadas del material necesario para forjarlas, no son suficientes para explicar su presencia. Los astrónomos calculan que sólo el colapso violento de una estrella muy temprana —amplificado por la rotación rápida y la presencia de un campo magnético fuerte— puede explicar los neutrones adicionales necesarios. La investigación se publica hoy en la revista Nature.

«La estrella que estamos viendo tiene una relación de hierro a hidrógeno unas 3.000 veces más baja que la del Sol, lo que significa que es muy rara: lo que llamamos una estrella extremadamente pobre en metales«, comenta el Dr. Yong. «Sin embargo, el hecho de que contenga cantidades mucho mayores de lo esperado de algunos elementos más pesados significa que es aún más rara: realmente una aguja en un pajar«.

Las primeras estrellas del universo estaban compuestas casi en su totalidad por hidrógeno y helio. Finalmente, colapsaron y explotaron, convirtiéndose en estrellas de neutrones o agujeros negros, produciendo elementos más pesados que se incorporaron en pequeñas cantidades a la próxima generación de estrellas.

Los ratios y las energías de estas muertes estelares se han vuelto bien conocidas en los últimos años, por lo que la cantidad de elementos pesados que producen está bien calculada. Y, para SMSS J200322.54-114203.3, las sumas simplemente no cuadran.

«Las cantidades adicionales de estos elementos tenían que provenir de alguna parte«, comenta el profesor asociado Chiaki Kobayashi, de la Universidad de Hertfordshire, Reino Unido. «Ahora encontramos la primera evidencia observacional que indica directamente que había un tipo diferente de hipernova que producía todos los elementos estables en la tabla periódica a la vez: una explosión del colapso del núcleo de una estrella masiva fuertemente magnetizada de rotación rápida, lo único que explica los resultados«.

J200322.54-114203.3 se encuentra a 7.500 años luz del Sol y orbita en el halo de la Vía Láctea

Las hipernovas se conocen desde finales de la década de 1990. Sin embargo, esta es la primera vez que se detecta una que combina rotación rápida y magnetismo fuerte.

«Es una muerte explosiva para la estrella«, insiste el Dr. Yong. «Calculamos que hace 13.000 millones de años, J200322.54-114203.3 se formó a partir de una sopa química que contenía los restos de este tipo de hipernova. Nadie había encontrado este fenómeno antes«.

Otro coautor del estudio, el premio Nobel y vicerrector de la ANU, el profesor Brian Schmidt, agrega que «la alta abundancia de zinc es un marcador definitivo de una hipernova, una supernova muy enérgica«.

El jefe del equipo First Stars en ASTRO 3D, el profesor Gary Da Costa de ANU, explica que la estrella fue identificada por primera vez por un proyecto llamado estudio SkyMapper del cielo austral. «La estrella fue identificada por primera vez como extremadamente pobre en metales usando SkyMapper y el telescopio ANU de 2,3 m en el Observatorio Siding Spring en el oeste de Nueva Gales del Sur. A continuación, se obtuvieron observaciones detalladas con el telescopio Very Large de 8m de diámetro del Observatorio Europeo Austral de Chile«.

La directora de ASTRO 3D, la profesora Lisa Kewley, agrega que «este es un descubrimiento extremadamente importante que revela una nueva vía para la formación de elementos pesados en el universo primigenio«.

Otros miembros del equipo de investigación desarrollan su actividad profesional en el Instituto de Tecnología de Massachusetts en los EE. UU., La Universidad de Estocolmo en Suecia, el Instituto Max Planck de Astrofísica en Alemania, el Istituto Nazionale di Astrofisica de Italia y la Universidad de Nueva Gales del Sur de Australia.

Fuente: Nature.