El nacimiento de una supernova

Hace unos meses conté acerca de mis observaciones de la supernova SN 2017cbv, que fue descubierta apenas 2 semanas después de explotar, cuando todavía estaba aumentando de brillo. Hoy quiero comentar un caso más extraordinario aún, el de la supernova SN 2016gkg. El jueves pasado fue publicado en la más prestigiosa de las revistas científicas, Nature, la historia de su descubrimiento y un interesantísimo análisis de la explosión, que fue registrada casi desde el inicio mismo de la detonación por un astrónomo... aficionado... argentino...

Resulta que el 20 de septiembre de 2016 Víctor Buso, cerrajero de Rosario y apasionado astrónomo, instaló una nueva cámara en su telescopio de 40 cm montado en la terraza de su casa. Para probarla eligió, esa noche, la galaxia NGC 613, una hermosa espiral barrada en Sculptor, que estaba bien alta en el difícil cielo luminoso de Rosario. Hizo una serie de 40 exposiciones cortas, las combinó y le gustó el resultado. Habían pasado 45 minutos y decidió hacer otra serie. Miró el resultado y notó una estrella adicional, que no estaba presente en la primera serie. Se la veía en uno de los brazos de la espiral, justo donde suelen aparecer las supernovas de tipo II. Uno se imagina que se le aceleró el corazón y le temblaban las manos cuando mandó una tercera serie, a ver si no habría sido una molesta mota de polvo en su cámara recién estrenada o tal vez un asteroide muy rápido. En la tercera serie estaba también la nueva estrella... todavía más brillante. ¡Estaba fotografiando la explosión de una supernova en tiempo real!

La detección tan temprana de la explosión, así como la gran cantidad de imágenes tomadas por Buso en ese par de horas afortunado, son un tesoro sin precedentes. Los autores nos muestran que la supernova duplicó su brillo en apenas 25 minutos, y que puede extrapolarse una tasa de ¡43 magnitudes por día! 43 magnitudes es un factor de cientos de miles de millones en el brillo, que ni me atrevo a calcular. La estrella habría explotado apenas una horita antes de la primera detección, tal vez menos.

El resultado que más me interesó del paper es la interpretación de las observaciones en términos de un modelo hidrodinámico, es decir del mecanismo físico de la explosión, que es capaz de explicar el fenómeno en escalas de tiempo muy distintas: minutos, días y semanas. En la imagen de aquí al lado se ve lo que digo: noten la escala de tiempo en el eje horizontal, que no es uniforme (logarítmica se dice), y muestra la existencia de tres picos de brillo. Estos tres picos corresponden a fenómenos físicos distintos: el shock breakout es la ruptura de la superficie de la estrella cuando la onda de choque de la explosión sale de adentro. Esto jamás había sido observado. Las observaciones de Buso (rombos azules) son la primera evidencia incontrastable de la violencia del shock breakout, hasta ahora solo vislumbrado en los modelos teóricos. El segundo pico se debe al primer enfriamiento de la explosión y el tercero es el recalentamiento debido al níquel radiactivo que ya comentamos en ocasión de las supernovas de tipo Ia.

Hay gran cantidad de cosas interesantes en éste y en algunos artículos anteriores sobre SN 2016gkg, que escapan un poco al tono de este blog. Pero vale la pena mencionar que se trata de una supernova del raro tipo IIb: explosiones debidas al colapso del núcleo de una estrella pesada (pero no tanto), probablemente ayudada por otra estrella compañera en órbita que le ha robado las capas exteriores de hidrógeno. Cuando se apaguen las ascuas de SN 2016gkg el Telescopio Espacial Hubble podrá, tal vez, intentar detectar a la compañera, que debería haber sobrevivido a la explosión. Imágenes de archivo del Hubble, se ha verificado, permiten identificar la estrella que explotó.

El artículo en Nature, de Melina Bersten (del Instituto Astrofísico de La Plata) y otros, cuenta entre sus autores a Victor Buso, por supuesto, a su amigo José Luis Sánchez, quien lo ayudó a complementar sus observaciones la noche siguiente con su propio equipo, idéntico al de Víctor, y a nuestra amiga Mariana Orellana, de la Universidad Nacional de Río Negro en Bariloche. También de La Plata son Federico García (actualmente en el Observatorio de París), Gastón Follatelli y Omar Benvenuto.

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La imagen del descubrimiento de SN 2016gkg es de Víctor Buso. La preciosa foto en colores de NGC 613 con la supernova es de Rolando Ligustri. La de la progenitora es de Kilpatrick et al. (preprint, 2017). El resto de las imágenes son del artículo:

MA Bersten et al., A surge of light at the birth of a supernova, Nature 554:497-499 (2018). (doi:10.1038/nature25151)

(El gif animado lo hice con imágenes de los Extended Data del paper.)