¿Qué es una supernova? La explosión más grande del universo
Una supernova es una estrella haciéndose pedazos. No un parpadeo ni un apagón lento. Una explosión total tan potente que durante unas semanas brilla más que una galaxia entera de cientos de miles de millones de estrellas. Lo mejor de todo es que tú estás hecho de restos de supernovas. El calcio de tus huesos, el hierro de tu sangre, el oro de tus joyas: todo eso se forjó dentro de estrellas que explotaron hace miles de millones de años. Eres literalmente polvo de estrellas muertas. Aquí va todo lo que necesitas saber sobre los eventos más violentos del universo conocido.
¿Cómo ocurre una supernova?
Las estrellas pasan la mayor parte de su vida en un acto de equilibrio. La fusión nuclear en el centro empuja hacia afuera. La gravedad tira hacia adentro. Mientras la fusión siga funcionando, la estrella se mantiene estable. Pero las estrellas masivas queman su combustible mucho más rápido. Una estrella 20 veces más pesada que nuestro Sol podría vivir solo 10 millones de años, comparado con los 10 mil millones del Sol. Cuando una estrella masiva agota su hidrógeno, empieza a fusionar helio. Luego carbono. Luego neón, oxígeno, silicio. Cada combustible nuevo se quema más rápido que el anterior. La fusión del silicio dura aproximadamente un día. El producto final es el hierro, y el hierro es un callejón sin salida. Fusionar hierro no libera energía, la absorbe. Cuando el núcleo se llena de hierro, ya nada resiste a la gravedad. El núcleo colapsa en menos de un segundo, cayendo sobre sí mismo a aproximadamente un cuarto de la velocidad de la luz. Las capas exteriores chocan contra el núcleo que rebota y salen disparadas al espacio a entre 10.000 y 30.000 kilómetros por segundo. Esa onda de choque es la supernova.
Los dos tipos principales de supernovas
Los astrónomos dividen las supernovas en dos categorías amplias según lo que las desencadena. Las supernovas de tipo II son las de colapso del núcleo descritas arriba. Una estrella masiva se queda sin combustible, su núcleo implosiona y las capas exteriores salen volando. Esto solo les pasa a estrellas de al menos 8 masas solares. Su espectro luminoso muestra líneas de hidrógeno, porque la estrella todavía tenía una envolvente de hidrógeno cuando explotó. Las supernovas de tipo I no tienen líneas de hidrógeno. El subtipo más importante es el tipo Ia. Ocurren en sistemas binarios donde una enana blanca roba materia de su estrella compañera. Cuando la enana blanca alcanza unas 1,4 masas solares (el límite de Chandrasekhar), ya no puede sostenerse y detona en una explosión termonuclear. Las supernovas de tipo Ia tienen un brillo notablemente constante, por eso los astrónomos las usan como 'candelas estándar' para medir distancias cósmicas. Ayudaron a demostrar que la expansión del universo se está acelerando, un descubrimiento que ganó el Premio Nobel de Física en 2011.
¿Qué hace que una estrella explote como supernova?
La masa lo es todo. Solo las estrellas que superan unas 8 masas solares tienen suficiente presión gravitatoria para fusionar elementos hasta el hierro y desencadenar un colapso del núcleo. Las estrellas más pequeñas mueren de forma pacífica. Una estrella como nuestro Sol eventualmente se hinchará hasta convertirse en una gigante roja, perderá sus capas exteriores y dejará una enana blanca. Sin explosión, sin supernova. El Sol simplemente no tiene la masa suficiente. Para las supernovas de tipo Ia, el detonante es diferente. Una enana blanca en un sistema binario acumula materia de su compañera lentamente. Imagínate inflar un globo más allá de su límite. Cuando la enana blanca alcanza 1,4 masas solares, el carbono y el oxígeno en su núcleo se encienden en una reacción de fusión descontrolada. La estrella entera queda destruida en la explosión. No queda nada. Ni estrella de neutrones, ni agujero negro. Solo una nube de escombros en expansión.
Supernovas famosas a lo largo de la historia
Los humanos llevan observando supernovas al menos 2.000 años, mucho antes de entender lo que estaban viendo. En el año 185 d.C., astrónomos chinos registraron una « estrella invitada » que apareció de repente y permaneció visible durante ocho meses. Los astrónomos modernos identificaron el remanente como RCW 86, a unos 8.000 años luz. La supernova de la Nebulosa del Cangrejo en 1054 fue tan brillante que se podía ver de día. Astrónomos chinos y japoneses la documentaron. La supernova de Tycho en 1572 y la de Kepler en 1604 sacudieron la astronomía europea. Demostraron que el cielo no era inmutable, desafiando la creencia dominante de que todo más allá de la Luna era permanente. SN 1987A, detectada el 23 de febrero de 1987, fue la supernova más cercana observada en tiempos modernos. Explotó en la Gran Nube de Magallanes, a unos 168.000 años luz. Fue la primera supernova visible a simple vista desde 1604 y dio a los astrónomos la primera oportunidad de estudiar una supernova con telescopios modernos.
¿Qué queda después de una supernova?
Cuando una estrella masiva explota, el núcleo no desaparece sin más. Lo que queda depende de cuánta masa sobrevive tras la explosión. Si el remanente del núcleo pesa entre 1,4 y 3 masas solares aproximadamente, se convierte en una estrella de neutrones. Una estrella de neutrones es absurdamente densa. Imagínate comprimir la masa del Sol en una esfera de unos 20 kilómetros de diámetro. Una cucharadita de materia de estrella de neutrones pesaría unas 6 mil millones de toneladas en la Tierra. Algunas estrellas de neutrones giran cientos de veces por segundo y disparan haces de radiación desde sus polos. Las llamamos púlsares. Si el remanente supera unas 3 masas solares, nada puede detener el colapso. Se convierte en un agujero negro. Alrededor del núcleo colapsado, el material expulsado forma un remanente de supernova: una nube de gas brillante que se expande en el espacio a miles de kilómetros por segundo. La Nebulosa del Cangrejo es un ejemplo famoso. Estos remanentes pueden seguir siendo visibles durante decenas de miles de años.
¿Cuánto brilla una supernova?
Una supernova en su pico de brillo puede eclipsar a toda su galaxia anfitriona. Eso significa que una sola estrella explotando produce, durante unas semanas, más luz visible que 100 mil millones de estrellas juntas. En términos absolutos, una supernova de tipo Ia típica alcanza una luminosidad máxima de unos 5 mil millones de veces el brillo de nuestro Sol. Las supernovas de tipo II son algo menos luminosas, pero siguen siendo asombrosas. La supernova más brillante jamás registrada fue ASASSN-15lh en 2015, que alcanzó unas 570 mil millones de veces la luminosidad del Sol. Los astrónomos todavía debaten si realmente fue una supernova o un evento de disrupción por marea. Desde la Tierra, el brillo aparente depende de la distancia. SN 1006, que explotó a unos 7.200 años luz, fue probablemente el evento estelar más brillante visto por humanos. Era lo suficientemente brillante como para proyectar sombras de noche y fue visible de día durante semanas.
¿Podría una supernova destruir la Tierra?
Una supernova tendría que ocurrir a menos de 50 años luz de la Tierra para suponer un peligro real. A esa distancia, la ráfaga de rayos X y gamma podría arrasar parte de la capa de ozono, exponiendo la vida a la radiación ultravioleta dañina. Algunos científicos creen que una supernova cercana hace unos 2,6 millones de años pudo contribuir a un episodio de extinción menor en la Tierra. La evidencia viene de rastros de hierro-60, un isótopo radiactivo producido en supernovas, encontrados en capas de sedimentos oceánicos de ese período. ¿La buena noticia? Ninguna estrella lo suficientemente cerca para amenazar la Tierra está a punto de explotar. Betelgeuse, la estrella más famosa que « va a explotar pronto », está a unos 700 años luz. Incluso cuando finalmente explote, será un espectáculo increíble en el cielo, pero totalmente inofensivo. Podrías verla durante el día unas semanas. Eso es todo.
¿Betelgeuse va a explotar pronto?
Betelgeuse es una supergigante roja en la constelación de Orión, a unos 700 años luz de la Tierra. Ya quemó su hidrógeno y su helio y está fusionando elementos más pesados. Los astrónomos estiman que explotará como supernova de tipo II en algún momento de los próximos 100.000 años. A finales de 2019, Betelgeuse perdió de repente cerca del 36 % de su brillo normal, desatando titulares sobre una explosión inminente. La causa real resultó ser una combinación de un ciclo de pulsación natural y una nube de polvo expulsada por la estrella que bloqueaba parcialmente nuestra vista. Cuando Betelgeuse finalmente explote, será un espectáculo increíble. Alcanzaría aproximadamente el brillo de una media Luna y sería visible de día durante varios meses. De noche, proyectaría sombras visibles. Los astrónomos detectarían la ráfaga de neutrinos horas antes de que llegara la luz visible, dando a los observatorios de todo el mundo tiempo para apuntar cada telescopio hacia Orión.
Las supernovas crearon los elementos de los que estás hecho
Estrellas como nuestro Sol pueden fusionar hidrógeno en helio y producir algunos elementos más pesados. Pero las cosas realmente pesadas, todo desde el hierro hasta el uranio, necesitan las condiciones extremas de una supernova. Durante la explosión, las temperaturas y presiones suben tanto que los neutrones chocan contra los núcleos atómicos, construyendo elementos cada vez más pesados en fracciones de segundo. Este proceso, llamado captura rápida de neutrones (el proceso r), crea aproximadamente la mitad de todos los elementos más pesados que el hierro. El oro, el platino, el yodo, el uranio: todo se forjó en supernovas o colisiones de estrellas de neutrones. La supernova luego dispersa estos elementos por el espacio, donde se mezclan con nubes de gas y polvo. La gravedad eventualmente junta esas nubes para formar nuevas estrellas y planetas. Nuestro sistema solar se formó de una nube enriquecida por múltiples supernovas. Cada átomo de hierro en tu sangre, cada trozo de calcio en tus huesos, cada traza de oro en tus joyas estuvo alguna vez dentro de una estrella que explotó. Como dijo Carl Sagan: somos materia estelar.
¿Cómo detectan los astrónomos las supernovas?
Astrónomos profesionales y aficionados descubren nuevas supernovas constantemente. Se observan entre 20 y 30 supernovas cada año en las galaxias vecinas de la Vía Láctea. En nuestra propia galaxia, el ritmo se estima en 1 a 2 por siglo, pero el polvo en el plano galáctico bloquea nuestra vista de la mayoría. Los rastreos automáticos modernos del cielo como el Zwicky Transient Facility y el futuro Observatorio Vera C. Rubin barren todo el cielo visible cada pocos días, comparando imágenes nuevas con antiguas. Cualquier punto brillante nuevo que no existía antes se marca para seguimiento. Los detectores de neutrinos como Super-Kamiokande en Japón e IceCube en el Polo Sur pueden detectar la ráfaga de neutrinos de una supernova galáctica horas antes de que llegue la luz. Este sistema de alerta temprana, llamado SNEWS (SuperNova Early Warning System), avisaría a astrónomos de todo el mundo para apuntar sus telescopios y captar la explosión desde el primerísimo momento.
Estrellas para explorar
Sirius
La estrella más brillante del cielo nocturno. Sirio es una deslumbrante estrella azul-blanca a solo 8,6 años luz. Los egipcios construyeron su calendario en torno a ella.
Betelgeuse
Una supergigante roja que podría explotar como supernova en cualquier momento. Betelgeuse es tan masiva que si reemplazara nuestro Sol, se tragaría Marte.
Rigel
Una supergigante azul en Orión que brilla 120.000 veces más que nuestro Sol. Si pudieras verla de cerca, sería cegadoramente hermosa.
Vega
Una de las estrellas más brillantes visibles desde la Tierra. Vega fue la primera estrella fotografiada (en 1850) y la primera en tener su espectro registrado.
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Nombrar una estrellaPreguntas frecuentes
¿Qué es una supernova en términos sencillos?
Una supernova es la explosión de una estrella. Cuando una estrella masiva se queda sin combustible, su núcleo colapsa y las capas exteriores salen disparadas al espacio. Es el tipo de explosión más grande que ocurre en el universo.
¿Se puede ver una supernova desde la Tierra?
Sí. Supernovas históricas en nuestra galaxia fueron visibles a simple vista, algunas incluso de día. Las supernovas en otras galaxias se pueden ver con telescopios pequeños. La última supernova visible a simple vista fue SN 1987A en la Gran Nube de Magallanes.
¿Con qué frecuencia ocurren las supernovas?
En una galaxia del tamaño de la Vía Láctea, ocurren aproximadamente 1 a 2 supernovas por siglo. En todo el universo observable, una supernova explota en algún lugar aproximadamente una vez por segundo.
¿Cuál es la diferencia entre una nova y una supernova?
Una nova es una explosión menor en la superficie de una enana blanca que no destruye la estrella. Una supernova es mucho más potente, destruyendo la estrella por completo o colapsando su núcleo en una estrella de neutrones o agujero negro. Una supernova puede ser miles de millones de veces más brillante que una nova.
¿Nuestro Sol se convertirá en supernova?
No. Nuestro Sol no tiene suficiente masa para convertirse en supernova. Se expandirá hasta ser una gigante roja dentro de unos 5 mil millones de años, perderá sus capas exteriores como nebulosa planetaria y dejará una enana blanca. Se necesitan al menos 8 masas solares para una supernova por colapso de núcleo.
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