curvas de luz de supernovas

En un tranquilo rincón de una galaxia, donde las estrellas son escasas y viejas, de repente brilla una luz más intensa que toda una galaxia. Es una supernova de tipo Ia: una explosión termonuclear de una enana blanca que los astrónomos usan como vela estándar para medir distancias cósmicas.

Tras la explosión de una supernova, en el centro queda una bola densa del tamaño de una ciudad: una estrella de neutrones recién nacida. Está caliente, comprimida y tiembla como una campana después de un golpe. Esos temblores —las oscilaciones de la estrella— emiten ondas gravitacionales que los sensibles detectores en la Tierra podrían captar.

En el final de la vida de una estrella masiva, su núcleo colapsa en fracciones de segundo, dando origen a un destello de supernova. Este cataclismo sacude el propio espacio-tiempo: emite ondas gravitacionales, ondas que atraviesan el Universo.

17 supernovas de la muestra ZTF DR2 se encendieron antes de lo previsto. En las primeras horas y días después de la explosión, emitieron más luz de la que predicen los modelos estándar. Los astrónomos lo comparan con una mecha: antes de que el destello cegador desgarre el cielo, una lucecita precursora recorre las capas externas.

Durante siglos, los astrónomos escrutaron el cielo nocturno captando los más mínimos cambios en el brillo de las estrellas. Estas series irregulares — curvas de luz — son como pentagramas: cada estrella interpreta su propia melodía única.

Una estrella masiva termina su vida con un colapso grandioso: el núcleo se comprime en una estrella de neutrones o un agujero negro, mientras las capas externas se dispersan en una deslumbrante supernova.

En la constelación de Escorpio, a 3000 años luz de la Tierra, una estrella muerta roba materia a una viva. La enana blanca en el sistema IGR J17014-4306 —una esfera superdensa de carbono y oxígeno con la masa del Sol pero el tamaño de la Tierra— arrastra hidrógeno de su estrella compañera normal.

En abril de 2021, en una galaxia a 35 megapársecs de distancia, estalló la supernova SN 2021foa.

Una olla de gachas hirviendo donde, en lugar de grano, hay capas de oxígeno y silicio, y el fuego debajo está a punto de apagarse, y la estrella colapsará sobre sí misma.

Una linterna no ilumina un círculo uniforme, sino un punto brillante en el centro y un halo difuso en los bordes. Si se apaga rápidamente, los bordes son los últimos en extinguirse — y por cómo se desvanece la luz, se puede deducir la forma del reflector.

Una cerilla se enciende por ambos extremos. Primero arde la cabeza y, un instante después, la llama envuelve el palito de madera. Algo parecido ocurre quizás en algunas supernovas de tipo Ia, solo que en lugar de una cerilla hay una enana blanca (una estrella del tamaño de la Tierra) y en lugar de fuego, una explosión termonuclear.

Dos lámparas en un escaparate: una emite una luz fría y azulada, la otra un poco más cálida y amarillenta. Así se ven aproximadamente los dos tipos de supernovas, Ib e Ic, cuando los astrónomos las observan con un telescopio.

La explosión de una supernova es la muerte de una estrella masiva que deja tras de sí una nube de gas. Si hay mucho hidrógeno alrededor, la onda de choque se expande como el eco de un disparo lejano.

Una mancha solar —una isla oscura en la superficie abrasadora— respira. Cada tres minutos, una onda se desprende de ella, recorre un arco magnético invisible y hace que el plasma sobre la mancha vecina emita una ráfaga de radio. Siete de estas ráfagas consecutivas fueron captadas por radiotelescopios el 14 de febrero de 2024.

Un estallido de rayos gamma es como un disparo de un cañón cósmico. Primero, un destello breve de luz, luego un decaimiento. Pero dentro de ese destello, no todo es tan simple: su color y su brillo no cambian al mismo tiempo. Los científicos tomaron 20 estallidos individuales captados por el satélite Fermi y los descompusieron en el tiempo.

En lo profundo de la montaña japonesa Ikeno, un tanque contiene cincuenta mil toneladas de agua ultrapura. En él se capturan neutrinos —partículas fantasma que atraviesan la Tierra de lado a lado, casi sin notarla. Cuando una estrella explota en nuestra galaxia, los neutrinos llegan primero, horas antes que la luz.

Una linterna lejana brilla a través de un cristal irregular. El cristal desvía los rayos y, en lugar de una sola lucecita, en la pared aparecen varias: unas más brillantes, otras más tenues. De manera parecida, una galaxia masiva curva la luz de una estrella que ha explotado. La explosión fue una sola, pero en las imágenes se ven cuatro puntos luminosos.

La explosión de una estrella masiva es un evento brillante pero breve. La llamarada en sí dura semanas, pero el polvo que calienta a su alrededor sigue brillando en infrarrojo durante años.

Cuando dos estrellas de neutrones colisionan, nace una kilonova: una explosión cósmica que brilla no solo por el calor, sino también por la desintegración de elementos pesados recién creados.

Cuando una estrella masiva agota su combustible, arroja su envoltura de hidrógeno y explota, como un último y desesperado aliento. Los astrónomos observaron una supernova de este tipo (tipo Ib).

Una onda de choque en la corona solar es como la onda de presión de un avión supersónico, solo que en lugar de aire hay plasma ardiente y en lugar de sonido hay un salto en la densidad y el campo magnético. El 10 de marzo de 2024, una onda así recorrió la parte occidental del disco solar.

La luz de estrellas lejanas, al atravesar el polvo cósmico, pierde parte de su energía. Los granos de polvo absorben y dispersan la luz, y por la forma en que lo hacen en diferentes longitudes de onda se puede inferir su composición y tamaño. Los astrónomos llaman a esto la curva de absorción del polvo.

Cuando una estrella masiva explota, expulsa al espacio gigantescas nubes de gas. Estas nubes, llamadas restos de supernova, pueden extenderse a lo largo de cientos de billones de kilómetros. Dos de estas nubes, G107.7-5.1 y G150.3+4.5, fueron estudiadas recientemente por astrónomos con un telescopio en Turquía.

Cuando dos núcleos de plomo chocan a gran velocidad, por un instante nace una nube de materia incandescente: más densa y caliente que el centro del Sol. A través de esa nube vuelan chorros de partículas: haces estrechos, como rayos láser, arrancados por el impacto.

Los neutrinos son partículas diminutas que apenas interactúan con la materia. Atraviesan una estrella sin obstáculos, como balas a través de la niebla. Cuando una estrella masiva se prepara para explotar, su núcleo se contrae, la temperatura aumenta y comienzan a escapar neutrinos.

Veintiocho segundos: eso fue lo que tardó una cámara automática en apuntar hacia un destello en una constelación cuya luz había viajado más de nueve mil millones de años.

El 31 de diciembre de 2023, en el Sol se produjo una llamarada de la clase más alta: una que en pocos minutos libera la energía de miles de millones de bombas atómicas. Junto con ella, se desprendió de la superficie una enorme protuberancia: una nube de gas incandescente que salió disparada desde el Sol a casi 3000 kilómetros por segundo.

En el interior de una estrella moribunda, ocho veces más pesada que el Sol, unos días antes de la explosión final comienza una fiebre silenciosa. El núcleo de la estrella se contrae y se calienta, y de él escapan neutrinos, partículas diminutas que apenas interactúan con la materia.

La estrella de neutrones 1E 161348-5055 en el resto de supernova RCW 103 pulsa con un período de 6,67 horas. Esto es muy lento para un objeto tan compacto, y los astrónomos no podían entender qué estaba sucediendo. Sugirieron que la estrella no es una esfera perfecta, sino ligeramente achatada, y que su eje de rotación se bambolea lentamente, como el de una peonza lanzada.

Un eclipse solar total son esos raros minutos en que la Luna tapa el brillante disco del Sol y deja ver su atmósfera exterior: la corona. En luz blanca, la corona se extiende decenas de radios solares, y en las fotos se aprecian estructuras finas: anillos de vórtice, ondas parecidas a las que hace el viento en el agua, y enormes eyecciones de plasma.

En octubre de 2022, el detector espacial GECAM-C registró el potentísimo estallido de rayos gamma GRB 221009A: una explosión que durante un breve tiempo se convirtió en la fuente más brillante de rayos gamma del cielo. Pero lo más interesante comenzó después: el instrumento captó una serie de destellos adicionales, y uno de ellos resultó ser récord.

Los neutrinos cósmicos son partículas fantasma que atraviesan la Tierra sin obstáculos. El telescopio IceCube, incrustado en el hielo de la Antártida, captó uno de estos neutrinos, que coincidió con un destello infrarrojo.

Algunas supernovas superluminosas supernovas muestran una fuerte huella de oxígeno en la luz y se expanden rápidamente, otras no. Parecían fenómenos distintos. Pero la supernova PTF12dam rompió las reglas: a medida que aumentaba el brillo su huella de oxígeno cambiaba, pasando de un tipo a otro.

Los estallidos de rayos gamma son las explosiones más potentes del Universo: una estrella moribunda colapsa en un agujero negro, liberando chorros de energía. A menudo esto ocurre tras el estallido de una supernova.

El 9 de octubre de 2022, los detectores terrestres registraron un estallido de rayos gamma de una fuerza sin precedentes. GRB 221009A fue tan brillante que su radiación ionizó las capas superiores de la ionosfera, y los instrumentos de los satélites quedaron temporalmente cegados.