Lo que la supernova nos dejó

El mundo de las estrellas existe en una escala de tiempo tan ajena a la experiencia humana que todo parece inmutable. Durante siglos, durante milenios, esta aparente eternidad se asoció a la divinidad. Tycho Brahe, un aristócrata danés que prefirió una carrera de astrónomo mientras sus primos se repartían el poder de las regiones nórdicas, fue el primero en sospechar una impermanecia celeste y en demostrarla científicamente. Una noche de invierno de 1572, cuando regresaba a su casa, presenció en los cielos inmutables un resplandor desconocido, una estrella nueva (stella nova, en latín) en la constelación de Casiopea. ¿Era realmente una estrella, o era un fenómeno atmosférico? La única respuesta la daría una medición de paralaje. Si estaba más cerca que la Luna, el movimiento de rotación a lo largo de una noche podía darle suficiente línea de base. Tycho no detectó movimiento ni paralaje, ni en una noche ni en las noches sucesivas. Acertadamente, concluyó que la stella nova estaba entre las estrellas. Hoy sabemos que se trató de una supernova, el final explosivo de una estrella muy pesada. Gracias a los instrumentos modernos podemos ver cómo sigue evolucionando la explosión casi 500 años después. Así la ha visto espandirse el telescopio espacial Chandra, con su visión de rayos X, entre 2000 y 2015:

La nube residual de la explosión tiene un aspecto casi perfectamente esférico, y está metida dentro de una cáscara brillante que es la onda de choque al propagarse en el medio interestelar. El aspecto peludo, o grumoso, de la superficie (representada en amarillo, pero recordar que son rayos X) seguramente es una inestabilidad de Taylor, del estilo de las que vemos en las "lámparas de lava".

La de Tycho no fue la primera supernova observada. Quinientos años entes, en 1054, una supernova apareció en la constelación de Tauro, y fue observada por astrónomos chinos. Formó a su alrededor la bien conocida Nebulosa del Cangrejo, descubierta recién en el siglo XVIII, cuya expansión también podemos ver:

Es notable la ondulación cerca del centro, producida por la radiación de la estrella de neutrones que se formó tras la explosión. En imágenes del telescopio Hubble se puede ver en detalle:

Johannes Kepler, el amigo/enemigo de Tycho, tuvo la suerte de ver su propia supernova en 1604. Así ve Chandra hoy lo que quedó de ella, expandiéndose en la constelación de Ofiuco:

Tiene casi la misma edad que la de Tycho, y ambas son el resultado de supernovas de tipo Ia (uno-a, detonación termonuclear de enana blanca), así que son parecidas. Pero la de Kepler es menos esférica, tal vez porque la nube explosiva se expandió a través de un medio denso preexistente, posiblemente un viento estelar de la estrella compañera de la enana blanca. O tal vez alguna peculiaridad de la propia explosión: esas inestabilidades de Taylor pueden producirse dentro de la enana blanca durante los pocos instantes que dura la detonación, y romper la simetría. La imagen de rayos X permite identificar la composición química de la nube: el hierro se muestra en color rojo, el sílice en verde, y radiación no térmica (frenado de electrones, conjeturo) en azul. Tanto ésta como la de Tycho no tienen nada de oxígeno, como corresponde a una supernova Ia. El oxígeno y el carbono se fusionaron en la explosión, dando lugar a elementos más pesados. 

Nuevamente en Casiopea, hacia fines del siglo XVII, explotó otra supernova (parece que nadie la vio, aunque es posible que Flamsteed la haya registrado en su catálogo, sin percatarse de que era una stella nova). Hoy vemos la nube de la explosión, Cassiopeia A, en rayos X así:

También aquí vemos una cáscara bien esférica (azul, radiación no térmica), pero dentro de ella el hierro (rojo) y el sílice (verde) forman una estructura filamentosa con nódulos densos, y con los dos elementos muy separados entre sí. Esto es muy distinto de las otras dos. Esta explosión no fue de tipo Ia, sino de colapso del núcleo de una estrella superpesada, supernova tipo II (dos). Es interesante que el hierro, que viene de lo más adentro del núcleo de la estrella, ¡es lo de más afuera en la nebulosa! Es como si la explosión hubiera dado vuelta la estrella progenitora como una media. Y también es interesante esto:

Las flechitas verdes señalan estructuras de la nebulosa que, en lugar de alejarse del centro donde ocurrió la explosión, ¡parecen moverse hacia adentro! ¿Qué puede estar pasando acá? Aparentemente, se trata de reflexiones en partes densas del material preexistente: rebotes, por decirlo así, de los escombros de la explosión.

Casiopea A fue la más reciente supernova de colapso de núcleo de la Vía Láctea. Pero, como decíamos hace poco, la más reciente supernova fue en 1900 (tipo Ia) y nos dejó la nebulosa G1.9+0.3, descubierta recién en 1985. Chandra la ve así, con mayor dificultad porque es chiquita (es más joven) y está detrás de nubes oscuras:

Yo creo discernir los grumos de la inestabilidad de Taylor, como en las otras explosiones Ia. Pero lo más notable de esta nebulosa es la asimetría de su expansión, que es un tema de activa investigación actual porque no se entiende qué la causa.

Encontré casi todas estas peliculitas de restos de supernova en expansión en la página de un astrónomo de la universidad de Rikkyo, Toshiki Sato, que trabaja en estos temas. Tiene un trabajo reciente precisamente sobre los reflejos que se ven en la nebulosa Cas A. Las imágenes son de varios observatorios.