30 años desde la explosión de supernova SN 1987A

La supernova 1987A, que apareció el 23 de febrero de 1987 en las zonas externas de la Nebulosa de la Tarántula en la Gran Nube de Magallanes, fue un suceso único y peculiar que aún hoy día sigue intrigando a astrofísicos y físicos teóricos. La SN 1987A fue la consecuencia del colapso del núcleo de una estrella muy masiva, por lo que se clasifica como “supernova de tipo II”.

La SN 1987A proporcionó a los astrofísicos la oportunidad de estudiar en detalle el comportamiento y la evolución de una supernova. Primero, gracias a las placas fotográficas de archivo se pudo por primera vez identificar correctamente a la estrella progenitora. También por primera vez se pudo observar de forma directa los productos de la explosión de una supernova, donde se crean grandes cantidades de elementos pesados como el níquel o el titanio. Las observaciones detalladas conseguidas durante décadas han permitido analizar el polvo liberado por una supernova (hasta entonces no se creía que las supernovas pudieran liberar polvo), además de detectar el material difuso alrededor de la estrella muerta. Particularmente importante fue la detección de unas partículas elementales muy esquivas, los neutrinos, que se generan en enormes cantidades justo cuando el núcleo de una estrella masiva explota como supernova.

Dado su posición privilegiada en la Tierra, el Telescopio Anglo-Australiano (AAT), instalado en el Observatorio de Siding Spring (SSO, cerca de Coonabarabran, Nueva Gales del Sur, Australia) jugó un papel fundamental a la hora de estudiar esta supernova. Por este motivo hoy desde el Observatorio Astronómico Australiano (AAO, Australian Astronomical Observatory) hemos preparado una nota de prensa sobre la SN 1987A, donde presentamos nuevas imágenes recientes de los restos de esta supernova y su área circundante. El presente artículo busca extender dicha nota de prensa, proporcionando una especie de resumen de lo que ha sido el estudio de la SN 1987A en estos 30 años.

El descubrimiento de la SN 1987A

Aunque la luz de la SN 1987A llegó a la Tierra el 23 de febrero de 1987, en realidad fue descubierta sobre las 23:00 UTC del 24 de febrero de 1987. Esa noche los astrofísicos Ian Shelton y Oscar Duhalde, que estaban trabajando en el Observatorio de Las Campanas (Chile), se dieron cuenta de que una estrella brillante acababa de aparecer dentro de la Gran Nube de Magallanes (una galaxia enana satélite de la Vía Láctea que sólo se puede ver desde el Hemisferio Sur). Esto lo comprobaron tanto a simple vista como usando el astrografo de 10 pulgadas del observatorio.

Pocas horas después y de forma independiente el astrónomo aficionado neozelandés Albert Jones (quien posee uno de los récords más altos de observaciones de estrellas variables, durante su vida realizó más de medio millón de este tipo de observaciones) también se percató de esta “estrella nueva” en las partes externas de la Nebulosa de la Tarántula (1). Se había descubierto lo que ahora se conoce como la “Supernova 1987A” (SN 1987A). La Figura 1 compara la vista de esta región tal y como la observó el famoso astrofísico David Malin (AAO) con el Telescopio Anglo-Australiano antes (derecha) y después (izquierda) de que la estrella explotara.

Figura 1. La supernova SN 1987 después de que explotara en febrero de 1987 (izquierda) y una imagen de la misma zona dentro de la Nebulosa de la Tarántula en la Gran Nube de Magallanes antes de la explosión (derecha). Crédito: David Malin / Australian Astronomical Observatory.
Figura 1. La supernova SN 1987 después de que explotara en febrero de 1987 (izquierda) y una imagen de la misma zona dentro de la Nebulosa de la Tarántula en la Gran Nube de Magallanes antes de la explosión (derecha). Crédito: David Malin / Australian Astronomical Observatory.

La SN 1987A se localiza a unos 168 000 años luz de la Tierra. Es la supernova más cercana detectada desde la famosa supernova de Kepler (SN 1604), observada en detalle el famoso astrónomo alemán Johannes Kepler en 1604, y que ocurrió dentro de la Vía Láctea. Desgraciadamente para más de media Humanidad, dada su posición en el cielo dentro de la Gran Nube de Magallanes, la SN 1987A sólo podía verse desde el hemisferio sur terrestre. En el momento de su descubrimiento tuvo una magnitud aparente de alrededor de 5. Durante los meses siguiente fue subiendo de brillo hasta colocarse dentro de las 300 estrellas más brillantes del firmamento (fue más brillante que magnitud 3) en el momento de su máximo en mayo de 1987. Después se pudo seguir su paulatino descenso en luminosidad durante años.

Figura 2. Esta imagen obtenida como composición de distintas placas fotográficas conseguidas a foco primario del Telescopio Anglo-Australiano (AAT) por el astrofísico David Malin (AAO) muestra la región de la Nebulosa de la Tarántula dentro de la Gran Nube de Magallanes. La parte central de este objeto se localiza en la esquina superior izquierda, mientras que la estrella que explotó como SN 1987A (que se puede identificar en la imagen de alta resolución) se encuentra en la esquina inferior derecha. Crédito: David Malin / Australian Astronomical Observatory.
Figura 2. Esta imagen obtenida como composición de distintas placas fotográficas conseguidas a foco primario del Telescopio Anglo-Australiano (AAT) por el astrofísico David Malin (AAO) muestra la región de la Nebulosa de la Tarántula dentro de la Gran Nube de Magallanes. La parte central de este objeto se localiza en la esquina superior izquierda, mientras que la estrella que explotó como SN 1987A (que se puede identificar en la imagen de alta resolución) se encuentra en la esquina inferior derecha. Crédito: David Malin / Australian Astronomical Observatory.

Al día siguiente de su descubrimiento, el astrofísico Robert McNaught proporcionó la primera confirmación de la posición de la SN 1987A usando los datos de la cámara Aston Hewitt Satellite Schmidt en el Observatorio de Siding Spring. Cuatro días después de la explosión se consiguió identificar de forma tentativa a la estrella progenitora de la SN 1987A. Era la estrella supergigante azul Sanduleak -69° 202 que, efectivamente, se vio que había desaparecido pocos años después, cuando el brillo de la explosión disminuyó. La estrella progenitora de la SN 1987A tenía unas 20 veces la masa del Sol, un diámetro unas 40 veces superior al del Sol, y se había clasificado espectroscópicamente como de tipo B3 I. Sin embargo, la composición química de la estrella progenitora era bastante peculiar. Particularmente, la abundancia de helio en las partes externas de la estrella era más del doble de lo esperado, como si el material del núcleo, donde se produce el helio, se hubiese mezclado de alguna forma con las capas exteriores.

Primeras observaciones de la SN 1987A

Tras la alerta de la aparición de la supernova a finales de febrero de 1987, los astrónomos e ingenieros del Observatorio Astronómico Australiano (AAO) comenzaron de inmediato a hacer planes para conseguir las mejores observaciones posibles con el Telescopio Anglo-Australiano (AAT). Observar la evolución de la SN 1987A se convirtió en la prioridad absoluta durante las tres semanas siguientes, que fue el tiempo que se pensaba se mantendría brillante.

Pero esto no fue así, como se mencionó antes la SN 1987A siguió subiendo de brillo durante los tres meses siguientes. Afortunadamente el ingeniero Peter Gillingham, con ayuda del joven astrónomo e ingeniero Steve Lee (quien ahora es el jefe del grupo de operadores del AAT) montaron en pocos días un “espectrógrafo de madera” de alta resolución, dado que por aquella época ningún telescopio del hemisferio sur disponía de tal tecnología. Así, durante los meses siguientes, desde el AAT se siguió la evolución de la supernova con imágenes pero sobre todo con espectros.

Y el esfuerzo dio sus frutos. Las observaciones de alta resolución obtenidas con el AAT pronto revelaron que existía una misteriosa “mancha oscura” cerca de la supernova. Observaciones similares desde el Observatorio Internacional de Cerro Tololo (Chile) también reportaron, de forma independiente, esta peculiaridad. Estas observaciones fueron las primeras en notar que la SN 1987A era asimétrica, algo que pronto empezó a verse también con las observaciones espectroscópicas. En efecto, durante esta época el espectro emitido por la supernova era muy cambiante.

Figura 3. Imagen del peculiar resto de supernova de SN 1987A tal y como lo observó la cámara ACS del Telescopio Espacial Hubble. Aparecen dos bucles de material difuso brillando en color rojo, con un tercer bucle en forma de anillo en su interior, todo ello rodeando a la estrella muerta en el centro. Estos tres anillos forman una estructura que ahora se conoce como “el reloj de arena” de la SN 1987A. Aún no se entiende completamente bien cómo se originó esta estructura asimétrica. El campo de visión de la imagen es de sólo 25x25 segundos de arco. Crédito: ESA/Hubble & NASA.
Figura 3. Imagen del peculiar resto de supernova de SN 1987A tal y como lo observó la cámara ACS del Telescopio Espacial Hubble. Aparecen dos bucles de material difuso brillando en color rojo, con un tercer bucle en forma de anillo en su interior, todo ello rodeando a la estrella muerta en el centro. Estos tres anillos forman una estructura que ahora se conoce como “el reloj de arena” de la SN 1987A. Aún no se entiende completamente bien cómo se originó esta estructura asimétrica. El campo de visión de la imagen es de sólo 25×25 segundos de arco. Crédito: ESA/Hubble & NASA.

Las imágenes que el entonces nuevo Telescopio Espacial Hubble (HST) consiguió en 1994 (Figura 3) revelaron la peculiar morfología asimétrica de la SN 1987A. Consistía en tres anillos alineados a lo largo de un eje de simetría, formando una especie de “reloj de arena”. Estos anillos son regiones densas de gas y polvo liberados por el viento estelar de la estrella progenitora y que están siendo ionizados por la radiación ultravioleta emitida por la supernova. La asimetría de esta estructura alrededor del resto de supernova de SN 1987A implicaba que la estrella progenitora o giraba muy rápidamente o tenía una estrella compañera orbitando a su alrededor.

Es importante clarificar que los anillos que vemos en la Figura 3 están hechos de material expulsado por Sanduleak -69° 202 miles de años antes de que explotara como supernova, y que es la radiación ultravioleta de la explosión la que los hace brillar. En efecto, los anillos empezaron a verse cierto tiempo después de la explosión, cuando la luz de la supernova alcanzó al anillo interior. Como se conoce el radio de dicho anillo (0.808 segundos de arco) y la distancia que recorrió la luz en el periodo de tiempo comprendido entre la explosión y cuando se encendió el gas del anillo interior, usando trigonometría se puede calcular con buena precisión que la distancia a la supernova es de 168 mil años luz.

Figura 4. (Izquierda) Imagen de la intensa radiación de rayos X emitida como resultado de la colisión del material expulsado por la supernova SN 1987A con el material del anillo interno formado por el material liberado por la estrella progenitora, tal y como lo observó el satélite Chandra en 2005. (Derecha) Imagen óptica usando el Telescopio Espacial Hubble en el mismo año. Crédito: Rayos X: X NASA/CXC/PSU/S.Park & D.Burrows.; Óptico: NASA/STScI/CfA/P.Challis.
Figura 4. (Izquierda) Imagen de la intensa radiación de rayos X emitida como resultado de la colisión del material expulsado por la supernova SN 1987A con el material del anillo interno formado por el material liberado por la estrella progenitora, tal y como lo observó el satélite Chandra en 2005. (Derecha) Imagen óptica usando el Telescopio Espacial Hubble en el mismo año. Crédito: Rayos X: X NASA/CXC/PSU/S.Park & D.Burrows.; Óptico: NASA/STScI/CfA/P.Challis.

La Figura 4 muestra la intensa emisión de rayos X liberada en el sistema cuando el material expulsado por la supernova, que se movía a más de 7000 km/s, chocó con el anillo interno formado por el material liberado por la estrella progenitora unos 20 mil años antes de la explosión. Esta emisión en rayos X fue particularmente intensa entre 2001 y 2009. La colisión también indujo un aumento del brillo de la supernova en colores ópticos en esta época. La Figura 5 muestra un vídeo timelapse de las imágenes obtenidas con el Telescopio Espacial Hubble entre 1994 y 2009, mostrando precisamente la evolución de este choque. Se ha predicho que el anillo interior del “reloj de arena” desaparecerá entre 2020 y 2030, después de la onda de choque haya destruido el material que contiene.

Figura 5: Timelapse de las imágenes obtenidas con el Telescopio Espacial Hubble durante 15 años (entre 1994 y 2009) mostrando la colisión del material expulsado por la supernova SN 1987A con el material del anillo interno formado por el material liberado por la estrella progenitora unos 20 mil años antes de la explosión. Crédito: Larson et al. 2011, Nature, 474, 484.
Figura 5: Timelapse de las imágenes obtenidas con el Telescopio Espacial Hubble durante 15 años (entre 1994 y 2009) mostrando la colisión del material expulsado por la supernova SN 1987A con el material del anillo interno formado por el material liberado por la estrella progenitora unos 20 mil años antes de la explosión. Crédito: Larson et al. 2011, Nature, 474, 484.

Las peculiaridades de la SN 1987A

La SN 1987A fue una supernova muy inusual en muchos aspectos. Por ejemplo, la curva de luz de la supernova SN 1987A (Figura 6) fue muy diferente de todas las anteriores que se habían observado en supernovas provenientes de estrellas masivas que sufrían el colapso del núcleo. Los astrofísicos esperaban que las estrellas progenitoras de las supernovas de tipo II eran supergigantes rojas con envolturas extensas, pero Sanduleak -69° 202 había sido una supergigante azul. Además, y como se mencionó antes, el material expulsado por la supernova indujo cambios en la curva de luz porque chocó con el material circundante, que estaba distribuido de forma asimétrica. Así, los viejos modelos de “explosiones esféricas de supernovas” tuvieron que revisarse. A partir de entonces se incluyeron inhomogenidades de densidad dentro de la estructura estelar.

Figura 6. Curva de luz de la supernova SN 1987A durante los primeros 12 años. La figura señala algunos de los sucesos más importantes acaecidos en la supernova durante este tiempo. Crédito: ESO, figura extraída de Leibundgut and Suntzeff 2003.
Figura 6. Curva de luz de la supernova SN 1987A durante los primeros 12 años. La figura señala algunos de los sucesos más importantes acaecidos en la supernova durante este tiempo. Crédito: ESO, figura extraída de Leibundgut and Suntzeff 2003.

De especial importancia fue que la SN 1987A proporcionó la primera confirmación observacional directa de que la fuente de energía de la luz óptica emitida era por radioactividad, al detectar la radiación en rayos gamma predicha de dos de los núcleos radioactivos más abundantes, 56Co y 57Co. Esto probó la naturaleza radioactiva del brillo de la supernova tras la explosión, que tuvo una duración especialmente larga.

En 2007 los astrofísicos  Thomas Morris y Philipp Podsiadlowski presentaron unas simulaciones que soportaban la hipótesis de que la fusión de dos estrellas generaran el sistema de 3 anillos alrededor de la SN 1987A unos 20 mil años antes de la explosión. Una de estas estrellas sería una estrella roja gigante de unas 15 – 20 veces la masa del Sol, mientras que la otra sería una estrella con unas 5 veces la masa solar. Esto también explicaba por qué Sanduleak -69° 202 era una supergigante azul y otras peculiaridades, como la extraña composición química de la estrella progenitora.

Otra curiosidad fue que se empezaron a ver “ecos de luz” alrededor de la SN 1987A. Estos “ecos de luz” son consecuencia de la luz de la supernova emitida en su máximo que luego es reflejada por el difuso medio interestelar que existe entre la supernova y nosotros. Un ejemplo de estos “ecos de luz” se puede ver en la Figura 7. Esta imagen, también obtenida por el astrofísico David Malin (AAO) usando el Telescopio Anglo-Australiano (AAT), muestra dos de estos “ecos de luz”, que aparecen resaltados en amarillo como consecuencia de la composición que se hizo entre distintas placas fotográficas. Este tipo de observaciones permitieron “mapear” el medio interestelar difuso de la Gran Nube de Magallanes en la zona cercana a la supernova.

Figura 7. El eco de luz de la supernova 1987A. Dos de estas estructuras aparecen en color amarillo por el reflejo de la luz de la supernova emitida en su máximo brillo por capas de polvo interestelar en la vecindad de la supernova. El polvo responsable de estos anillos están en capas distintas, una a 470 y otra a 1300 años luz de la supernova, pero cerca de nuestra visual. La imagen en color se hizo substrayendo fotográficamente imágenes en positivo y en negativo obtenidas antes y después de que la supernova explotara. Las estrellas, en su mayoría, se cancelan con esta técnica (de ahí que se vean negras). Así es como aparece el eco de luz, que brilla en color amarillo por el color que la SN 1987A tenía en su momento del máximo brillo en mayo de 1987. Crédito: David Malin (AAO).
Figura 7. El eco de luz de la supernova 1987A. Dos de estas estructuras aparecen en color amarillo por el reflejo de la luz de la supernova emitida en su máximo brillo por capas de polvo interestelar en la vecindad de la supernova. El polvo responsable de estos anillos están en capas distintas, una a 470 y otra a 1300 años luz de la supernova, pero cerca de nuestra visual. La imagen en color se hizo substrayendo fotográficamente imágenes en positivo y en negativo obtenidas antes y después de que la supernova explotara. Las estrellas, en su mayoría, se cancelan con esta técnica (de ahí que se vean negras). Así es como aparece el eco de luz, que brilla en color amarillo por el color que la SN 1987A tenía en su momento del máximo brillo en mayo de 1987. Crédito: David Malin (AAO).

Posteriormente, ya en 2011, las observaciones del telescopio infrarrojo Herschel (Agencia Espacial Europea) indicaron que la SN 1987A había sido capaz de procesar gran cantidad de polvo. Se estimó que entre 160 y 230 mil masas terrestres (entre 0.4 y 0.7 masas solares) de polvo se liberó al medio interestelar durante la explosión. Este descubrimiento fue particularmente interesante porque hasta entonces se pensaba que el polvo interestelar sólo se producía en las atmósferas en expansión de estrellas rojas gigantes y viejas. Así, parece que fueron las supernovas (y no las estrellas evolucionadas, que no habían surgido aún) las que contaminaron con polvo interestelar el universo muy primitivo, salvado un escollo importante que se tenía entonces a la hora de entender la evolución de las primeras estrellas del Universo.

De hecho, observaciones más recientes con el radio-interferómetro ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) confirmaron que la SN 1987A había formado mucho polvo. La Figura 8 muestra una imagen en color del resto de supernova de SN 1987A combinando datos de ALMA (en rojo), donde aparece el polvo creado en la explosión, con imágenes en óptico obtenidas con el telescopio espacial (en verde) e imágenes en rayos X conseguidas con el satélite Chandra (en azul), que, como dijimos arriba, muestran que la onda de choque en expansión está chocando con el anillo de material alrededor de la supernova. Las observaciones de ALMA sugieren que las partes centrales del resto de supernova SN 1987A contiene en la actualidad alrededor del 25% de la masa del Sol en forma de polvo, incluyendo cantidades importantes de moléculas como monóxido de carbono y monóxido de silicio.

Figura 8: Esta imagen muestra el resto de supernova de SN 1987A visto con luz a distintas longitudes de onda. Los datos proporcionados por el radio-interferómetro ALMA (en rojo) muestran el polvo creado en la explosión, que aparece en el centro. Los datos en óptico dados por el Telescopio Espacial Hubble (en verde) y en rayos X conseguidos con el satélite Chandra (en azul) muestran donde la onda de choque en expansión está chocando con el anillo de material alrededor de la supernova. Este anillo fue originariamente encendido por la luz ultravioleta de la explosión, pero durante los años siguientes su brillo se incrementó por el choque. Crédito: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/A. Angelich. Imagen en óptico: the NASA/ESA Hubble Space Telescope. Imagen en rayos X: The NASA Chandra X-Ray Observatory.
Figura 8: Esta imagen muestra el resto de supernova de SN 1987A visto con luz a distintas longitudes de onda. Los datos proporcionados por el radio-interferómetro ALMA (en rojo) muestran el polvo creado en la explosión, que aparece en el centro. Los datos en óptico dados por el Telescopio Espacial Hubble (en verde) y en rayos X conseguidos con el satélite Chandra (en azul) muestran donde la onda de choque en expansión está chocando con el anillo de material alrededor de la supernova. Este anillo fue originariamente encendido por la luz ultravioleta de la explosión, pero durante los años siguientes su brillo se incrementó por el choque. Crédito: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/A. Angelich. Imagen en óptico: the NASA/ESA Hubble Space Telescope. Imagen en rayos X: The NASA Chandra X-Ray Observatory.

El nacimiento de la astronomía de neutrinos

Aproximadamente entre dos y tres horas antes de que la luz visible de la SN 1987A alcanzara la Tierra, tres observatorios midieron brotes de detecciones de neutrinos. En total se contabilizaron 25 neutrinos durante este evento: 12 se registraron en el Observatorio Kamiokande II (Japón), 8 en el detector IMB (Irvine–Michigan–Brookhaven, EE.UU.) y otros 5 en el Observatorio de Neutrinos Baksan (Rusia). Aunque parezcan pocos, la detección de 25 neutrinos (que recordamos es una partícula muy esquiva) en un plazo muy pequeño de tiempo fue un incremento significativo con respecto a lo que se solía detectar. Efectivamente, pronto se vio que los neutrinos provenían de la SN 1987A. La emisión de neutrinos ocurre simultáneamente al colapso del núcleo de la estrella masiva, precediendo en pocas hora a la emisión en luz visible. La luz visible aparece retrasada porque la onda de choque generada al colapsar el núcleo necesita cierto tiempo para alcanzar la superficie de la estrella.

Esta fue la primera vez que se observaban directamente neutrinos producidos por una supernova. La implicación más directa de esta observación era que confirmaba definitivamente el colapso hidrodinámico del núcleo de una estrella masiva. En efecto, estas observaciones eran consistentes con los modelos teóricos de supernovas, que sostenía que el 99% de la energía del colapso se irradia en forma de neutrinos. El análisis también sugería que la estrella había colapsado en una estrella de neutrones, pero que no sería capaz de formar un agujero negro. Sin embargo, hasta la fecha no se ha detectado ninguna estrella de neutrones ni ningún otro objeto compacto y masivo en lo que queda de la SN 1987A. Además, las observaciones permitieron dar límites superiores a la masa del neutrino (como mucho 1/30000 de la masa del electrón) y restringir otras de sus propiedades.

Así, la detección de los neutrinos de la explosión de la SN 1987A marcó el comienzo de la astronomía de neutrinos. Como entonces todos los observatorios de neutrinos estaban en el hemisferio norte, su detección indicaba que los neutrinos había atravesado la Tierra para llegar a los detectores. El físico japonés Masatoshi Koshiba recibió el premio Nobel de Física de 2002 precisamente en reconocimiento de la primera detección de neutrinos provenientes de un objeto celeste distinto al Sol. Este premio nobel se compartió con Raymond Davis Jr. (por el estudio de los neutrinos solares) y con Riccardo Giacconi (quien fue un pionero de la astronomía en rayos X).

El resto de la SN 1987A hoy

Los restos de la SN 1987A se siguen monitorizando en todas las longitudes de onda 30 años tras la explosión. Los espectros ópticos muestran particularmente la prominente emisión del hidrógeno ionizado (H-alpha), rasgo que también aparece en las imágenes usando filtros estrechos, que muestran a lo que queda de la SN 1987A como un puntito de color rosáceo. La Figura 9 muestra como ejemplo es espectro óptico de la SN 1987A obtenido en marzo de 2016 por el proyecto “Global Jet Watch”, que monitoriza periódicamente al resto de supernova.

Figura 9. Espectro óptico del resto de supernova SN 1987A obtenido con uno de los telescopios de 50 cm del proyecto Global Jet Watch. Es una única exposición de 3000 segundo obtenida en marzo de 2016 como parte de una secuencia que monitoriza cambios espectrales en este objeto. Crédito: Global Jet Watch project, http://www.globaljetwatch.net, Agradecimientos Steve Lee (AAO).
Figura 9. Espectro óptico del resto de supernova SN 1987A obtenido con uno de los telescopios de 50 cm del proyecto Global Jet Watch. Es una única exposición de 3000 segundo obtenida en marzo de 2016 como parte de una secuencia que monitoriza cambios espectrales en este objeto. Crédito: Global Jet Watch project, Agradecimientos Steve Lee (AAO).

¿Cómo aparece la región circundante de la SN 1987A hoy día? Esta zona de la Gran Nube de Magallanes está repleta de nubes difusas de gas y polvo. Aún existen algunas estrellas azules brillantes que son capaces de ionizar el gas circundante, emitiendo luz en líneas espectrales como oxígeno dos veces ionizado, [O III] (en verde) y H-alpha (rojo), tal y como se muestra en la Figura 10. Algunas de estas estrellas azules y brillantes tienen unos 12 millones de años de edad, siendo así de la misma generación de estrellas que Sanduleak -69° 202, la estrella que originó SN 1987A.

Figura 10: Nueva imagen de la vecindad de SN 1987A obtenida con el instrumento CACTI en el Telescopio Anglo-Australiano (AAT). Muestra sobre todo el gas difuso y el polvo interestelar en las partes externas de la Nebulosa de la Tarántula, dentro de la Gran Nube de Magallanes. Los restos de la SN 1987A aparecen como una pequeña burbuja rosácea en el centro de la imagen. Los datos se obtuvieron el 16 de febrero de 2017 usando la cámara auxiliar CACTI del instrumento 2dF, instalada en el Telescopio Anglo-Australiano. La composición en color se consiguió combinando datos obtenidos en el filtro B (6 imágenes de 40 segundos cada una, en azul), el filtro V (4 imágenes de 30 segundos cada una, en amarillo), el filtro [O III] (4 imágenes de 180 segundos cada una, en verde) y H-alpha (4 imágenes de 180 segundos cada una, en rojo). Se incluye una imagen del Telescopio Espacial Hubble (HST) como luminosidad en la posición donde se encuentra la SN 1987A. Crédito: Ángel R. López-Sánchez (AAO/MQU), Steve Lee, Robert Patterson, Robert Dean and Jennifer Riding (AAO) & Sarah Martel (UNSW / AAO).
Figura 10: Nueva imagen de la vecindad de SN 1987A obtenida con el instrumento CACTI en el Telescopio Anglo-Australiano (AAT). Muestra sobre todo el gas difuso y el polvo interestelar en las partes externas de la Nebulosa de la Tarántula, dentro de la Gran Nube de Magallanes. Los restos de la SN 1987A aparecen como una pequeña burbuja rosácea en el centro de la imagen. Los datos se obtuvieron el 16 de febrero de 2017 usando la cámara auxiliar CACTI del instrumento 2dF, instalada en el Telescopio Anglo-Australiano. La composición en color se consiguió combinando datos obtenidos en el filtro B (6 imágenes de 40 segundos cada una, en azul), el filtro V (4 imágenes de 30 segundos cada una, en amarillo), el filtro [O III] (4 imágenes de 180 segundos cada una, en verde) y H-alpha (4 imágenes de 180 segundos cada una, en rojo). Se incluye una imagen del Telescopio Espacial Hubble (HST) como luminosidad en la posición donde se encuentra la SN 1987A. Crédito: Ángel R. López-Sánchez (AAO/MQU), Steve Lee, Robert Patterson, Robert Dean and Jennifer Riding (AAO) & Sarah Martel (UNSW / AAO).

La imagen de la Figura 10, obtenida usando datos conseguidos el 16 de febrero de 2017 con la cámara auxiliar CACTI del instrumento 2dF, instalada en el Telescopio Anglo-Australiano (AAT), también muestra los restos de la supernova SN 1987A como una pequeña burbuja de color rosáceo en el centro de la imagen. Los filamentos de gas y polvo se extienden 310 años luz en cada lado. La Figura 11 muestra una comparación de la nueva imagen obtenida con el AAT con las imágenes detalladas conseguidas hace años con el Telescopio Espacial Hubble.

Figura 11:  Los alrededores del resto de supernova SN 1987A. Izquierda: nuestra nueva imagen de  la región donde explotó la SN 1987A en las partes externas de la Nebulosa de la Tarántula, dentro de la Gran Nube de Magallanes, obtenida con el instrumento CACTI en el Telescopio Anglo-Australiano (AAT) y mostrada en la Figura 10.  Crédito: Ángel R. López-Sánchez (AAO/MQU), Steve Lee, Robert Patterson, Robert Dean and Jennifer Riding (AAO) & Sarah Martel (UNSW / AAO). Arriba derecha: imagen de campo amplio obtenida con la cámara WFPC2 del Telescopio Espacial Hubble con datos conseguidos entre 1994 y 1997. Crédito: Hubble Heritage Team (AURA/STScI/NASA/ESA). Abajo derecha: imagen profunda obtenida en 2011 con la cámara ACS a bordo del Telescopio Espacial Hubble mostrando la estructura asimétrica de la SN 1987A, compuesta de 3 anillos que forman un “reloj de arena” . Crédito: ESA/Hubble & NASA.
Figura 11: Los alrededores del resto de supernova SN 1987A. Izquierda: nuestra nueva imagen de la región donde explotó la SN 1987A en las partes externas de la Nebulosa de la Tarántula, dentro de la Gran Nube de Magallanes, obtenida con el instrumento CACTI en el Telescopio Anglo-Australiano (AAT) y mostrada en la Figura 10. Crédito: Ángel R. López-Sánchez (AAO/MQU), Steve Lee, Robert Patterson, Robert Dean and Jennifer Riding (AAO) & Sarah Martel (UNSW / AAO). Arriba derecha: imagen de campo amplio obtenida con la cámara WFPC2 del Telescopio Espacial Hubble con datos conseguidos entre 1994 y 1997. Crédito: Hubble Heritage Team (AURA/STScI/NASA/ESA). Abajo derecha: imagen profunda obtenida en 2011 con la cámara ACS a bordo del Telescopio Espacial Hubble mostrando la estructura asimétrica de la SN 1987A, compuesta de 3 anillos que forman un “reloj de arena” . Crédito: ESA/Hubble & NASA.

Asimismo, hemos creado una animación que, partiendo de la imagen de la Nebulosa de la Tarántula obtenida por David Malin (AAO) antes de la explosión, se interna dentro de la imagen de CACTI y las imágenes del Telescopio Espacial Hubble de la SN 1987A para ver sus detalles.

Animación: Zoom al resto de SN 1987A. Esta animación de 40 segundos compila 4 imágenes: la vista completa de la Nebulosa de la Tarántula en la Gran Nube de Magallanes, tal y como se obtuvo con el Telescopio Anglo-Australiano (AAT) pocos años antes de la explosión el 23 de febrero de 1987, la nueva imagen de los alrededores de la SN 1987A obtenida con el instrumento CACTI del AAT la semana pasada, y las imágenes de campo amplio y profundas obtenidas con el Telescopio Espacial Hubble y mostrando la asimetría del resto de supernova de SN 1987A. Crédito: Australian Astronomical Observatory. Crédito de la composición : Ángel R. López-Sánchez (AAO/MQU). Crédito de las imágenes individuales: Nebulosa de la Tarántula con el AAT: David Malin (AAO), Imagen de CACTI en el AAT:  Credit: Ángel R. López-Sánchez (AAO/MQU), Steve Lee, Robert Patterson, Robert Dean and Jennifer Riding (AAO) & Sarah Martel (UNSW / AAO), Imagen de campo amplio del Telescopio Espacial Hubble: WFPC2, Hubble Heritage Team (AURA/STScI/NASA/ESA), Imagen profunda del Telescopio Espacial Hubble: ACS, ESA/Hubble & NASA.

Las formas peculiares del gas y del polvo que aparecen en estas imágenes también indican que, previamente a la SN 1987A, otras estrellas también han terminado sus vidas en explosiones de supernova. En cualquier caso, aún hay indicaciones de que nuevas estrellas se están formando dentro de las zonas más densas y frías en la región. La nueva imagen del AAT también muestra estructuras curiosas, como un grupo de burbujas de colores, a unos 110 años luz del lugar de la explosión. Estas burbujas también son rasgos de la extrema juventud de esta región, pues parecen ser evidencias directas de explosiones recientes de estrellas. Quien sabe, quizá pronto tenemos otra sorpresa.

 

(1) La Nebulosa de la Tarántula (también conocida como 30 Dorado o NGC 2070) es una región de formación estelar muy intensa dentro de la Gran Nube de Magallanes que tiene un tamaño superior a 2000 años luz. Esta nebulosa alberga los cúmulos estelares R 136 y Hodge 301, que contienen algunas de las estrellas más grandes, masivas y luminosas conocidas hasta la fecha, incluyendo algunas que muy pronto explotarán como supernova.

15 Comentarios

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PamplinaPamplina

Qué pintaca tiene este artículo. Lo leeré con deleite.
Una corrección: no es verdad que “explotó el 23 de febrero de 1987″. Será que se vio desde la Tierra en esa fecha, ¿no?

Heber Rizzo

Resulta muy interesante la no detección de un objeto remanente.
¿Se habrá desintegrado totalmente la estrella progenitora?
¿Es posible que ese eventual remanente sea demasiado pequeño?
Aunque teniendo en cuenta que ese modelo sugiere la fusión de dos estrellas “abuelas”, ¿no sería posible que esa unión no hubiera sido completa, sino descentrada, y que no hubiera uno sino dos remanentes desplazados del centro de la explosión?

El Lobo Rayado

Gracias, Heber. Precisamente es una de las cosas que está intrigando más a los astrofísicos… pero es que encontrar estos objetos compactos es muy complicado. Y sobre la fusión de las dos estrellas, precisamente los “dos remanentes desplazados del centro” es lo que vemos, en cierta manera, con la estructura asimétrica, que como digo se formó antes de que explotara la estrella, pero según los modelos por consecuencia de la fusión de las dos estrellas.

Pablo LeivaPablo Leiva

Muy buen articulo, solo espero puedas aclarar a que te refieres cuando dices que “desgraciadamente” solo se puede ver desde el hemisferio sur. Por infraestructura el sur no se queda atrás

Saludos

El Lobo Rayado

Gracias. Era una frase que se me quedó a medias… quería decir “desgraciadamente para más de media humanidad”, porque al estar la supernova en la Gran Nube de Magallanes no era accesible desde el hemisferio norte, que está mucho más poblado que el hemisferio sur. No me refería a infraestructura, desde luego (que, por cierto, no ha dejado de aumentar en número y calidad en estos treinta años, con observatorios como ATCA, VLT, ALMA, SALT, pronto MeerKAT y ASKAP, E-ELT, GMT y en el futuro SKA…)

TixoloTixolo

Hola,
Gran artículo, uno más en tu larga trayectoria, en el que consigues transmitir la belleza y magnitud del evento sin dejar de ser riguroso. Mola!!!

JaumeJaume

Tengo una duda. ¿Cómo es posible que podamos ver los “ecos de luz” provenientes de polvo a 470 y 1300 años luz de la supernova si esta apareció hace 30 años?
Quizás es una errata, pero sospecho que soy yo que no comprendo bien algo.

El Lobo Rayado

¡Estaba esperando esta pregunta! Gracias Jaume por hacerla.

El truco está en que nosotros recibimos la luz de la supernova en 1987, pero como sabemos explotó en realidad hace 168 000 años. La luz ha necesitado ese tiempo en llegar a nosotros. Pero en su camino parte de esa luz se ha reflejado en capas de polvo. Las capas de polvo pueden estar lejos de la supernova, a miles de años luz, aunque “por perspectiva” parezcan estar cerca de nuestra visual. Así las vemos brillar como ecos de luz unos pocos años después de haber visto explotar la supernova.

Voy a intentar dar un ejemplo con números inventados (podría mirarlo bien, pero así uso números redondos). La supernova explota hace 168 mil años. 1000 años después su luz choca con una capa de polvo que está, en nuestra perspectiva, muy cerca de donde explotó la supernova (un ángulo muy pequeño). Digamos que la diferencia es tal que la luz necesita 1 año más en alcanzar la capa de polvo con respecto a la luz que va directamente hacia nosotros. La capa de polvo refleja la luz en todas las direcciones, llegando a nosotros sólo un año y pico después de haber visto explotar la supernova.

Esto es, primero vemos llegar la luz de la supernova. Año y pico después vemos el reflejo de la luz de la supernova en una capa de polvo a 1000 años luz de distancia de donde explotó, pero por perspectiva muy cerca en el cielo.

Quizá una ilustración con los ángulos ayudaría. Tendríamos un triángulo muy aplanado. El lado más largo sería la distancia entre la supernova y nosotros. El lado más pequeño, con un ángulo también muy pequeño, sería el que lleva la luz de la supernova a la capa de polvo. El tercer lado sería la luz reflejada de la capa de polvo a nosotros. Como los dos ángulos principales son tan pequeños, la suma de los lados cortos es sólo ligeramente superior al lado largo.

Mirando en internet creo valdría la primera figura de este artículo del blog “El Segundo Luz”.

¡Espero haberlo aclarado!

JaumeJaume

Muchas gracias por la respuesta. La duda ha quedado perfectamente resuelta. Debí haber sospechado por donde iban los tiros cuando en el texto ponía: “… una a 470 y otra a 1300 años luz de la supernova, pero cerca de nuestra visual.”
Por cierto, excelente artículo.

Luis Alberto Palacios SepulvedaLuis Alberto Palacios Sepulveda

Que excelente artículo.!! Felicitaciones. Soy un amante de la Astronomía y di con esta página buscando otros temas. Saludos desde Chile!!

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