Los diferentes tipos de supernovas

Publicado el 3 noviembre, 2020

Explosiones silenciosas

He visto bastantes películas relacionadas con el espacio y la ciencia ficción, y parece que con cada nueva película las paredes y sillas del teatro tiemblan cada vez más con explosiones cada vez más fuertes de naves espaciales, planetas y estrellas. Los efectos especiales, no los buenos conceptos, parecen triunfar en las películas en estos días. Pero no soy Roger Ebert. Lo que puedo calificar y apreciar es que Hollywood, no es de extrañar aquí, se equivoca mucho en las cosas.

Si estuvieras en el espacio, la explosión de una supernova sería tan fuerte como el sonido de … silencio. Me escuchaste bien: silencio. A pesar de la naturaleza masiva y violenta de todo esto, la explosión de la supernova es silenciosa. Eso es porque el espacio es casi un vacío y las ondas sonoras no pueden viajar a través del vacío. Pero definitivamente puedes ver uno, y la forma en que se observan las supernovas ayuda a clasificar sus diferentes tipos. Esa clasificación es de lo que se tratará esta lección.

Supernovas de tipo II

Una enorme explosión estelar, una supernova , puede ser más brillante que toda una galaxia durante un breve período de tiempo. Puede que sea silencioso, ¡pero seguro que es brillante! La luz que se aleja de una supernova puede ser leída por detectores especializados aquí en la Tierra para producir un espectro, que para los propósitos de esta lección se puede recordar como una disposición de colores en orden de longitud de onda.

Un espectro puede tener líneas de colores añadidas o faltantes que indiquen a los astrónomos las diferentes composiciones de materia de las que proceden o atraviesan las luces. Y por “composición” me refiero a la materia de la que está hecha la estrella. Es como un código de barras en la etiqueta de un producto que le dice a una máquina qué es realmente el producto. En nuestro caso, cuando una estrella masiva está a unos días de la explosión de una supernova, está compuesta de muchas cosas diferentes, desde hidrógeno en las capas más externas hasta hierro en su núcleo.

La mayoría de las estrellas que tienen ocho o más veces la masa de nuestro sol mueren como una supernova de tipo II. Una supernova de tipo II es una supernova que se clasifica por tener líneas de hidrógeno en sus espectros que se forman por la explosión de una estrella muy grande. Las líneas de hidrógeno provienen de las capas externas ricas en hidrógeno de la estrella cuando la estrella explota.

Supernovas de tipo Ia

Pero hay otros tipos de supernovas. Una supernova de tipo I es una especie de supernova sin líneas de hidrógeno en su espectro. ¿Cómo puede ocurrir esto si acabo de decir que las capas externas de la estrella son ricas en hidrógeno? Bueno, hay dos formas. La primera es una explosión de supernova que resulta del colapso de una enana blanca, denominada Supernova de Tipo Ia . Una enana blanca es un remanente de una estrella que no era lo suficientemente masiva como para forzar el encendido de la fusión del carbono para obtener energía.

Para comprender cómo ocurre una supernova de tipo Ia, también necesita conocer un término llamado límite de Chandrasekhar . El límite de Chandrasekhar es igual a aproximadamente 1,4 masas solares, y nos dice que todas las enanas blancas estables deben ser más pequeñas que 1,4 masas solares. Esto significa que las estrellas de más de 1,4 masas solares solo pueden convertirse en enanas blancas si pierden masa a medida que evolucionan, y sabemos que esto ocurre y ayuda a explicar por qué las estrellas de masa media de más de ocho masas solares pueden convertirse en enanas blancas.

Esta pérdida de masa se puede imaginar como una estrella básicamente desnudándose de muchas capas de ropa, como lo haría una persona cuando entra del frío. Pero si una enana blanca está en un sistema binario, un sistema en el que dos estrellas giran alrededor de un centro de masa común, puede exceder este límite, lo que provocará su colapso. Esto sucede a través de la transferencia de masa, donde la enana blanca gana masa de la otra estrella del sistema.

A diferencia de las estrellas masivas que tienen un núcleo rico en hierro inútil, una enana blanca tiene combustible utilizable a través de su interior de carbono y oxígeno. Es solo que no era lo suficientemente grande antes de la transferencia de masa para encenderlo, pero a medida que la enana blanca comienza a colapsar después de la transferencia de masa, su temperatura y densidad aumentan y el núcleo comienza a fusionarse y explota a partir de entonces.

Es como una persona realmente grande que pone sus muchas capas de ropa pesada sobre una persona mucho más pequeña, una que apenas puede manejarlas para empezar porque es muy pequeña. Esto conduce a su aplastante colapso. O puede pensar en una enana blanca como una mina a presión que explota cuando se le pone demasiado peso, ya que su material explosivo previamente inerte se enciende con una mecha que se activa para encenderse con el peso recién descubierto.

En cualquier caso, la explosión es tan violenta que en un momento dado, la supernova de tipo Ia puede ser más brillante que una supernova de tipo II. La razón por la que una supernova de tipo Ia no tiene líneas de hidrógeno es porque una enana blanca tiene cantidades insignificantes de hidrógeno.

Supernovas tipo Ib

Con menos frecuencia, una supernova de tipo Ib puede ocurrir en un sistema binario. Una Sueprnova de tipo Ib es una explosión de una estrella masiva después de haber perdido sus capas exteriores de hidrógeno y desarrollado un núcleo de hierro. Dado que la estrella perdió su hidrógeno antes de la explosión, esperamos que no se produzcan líneas de hidrógeno. La forma en que ocurre esta supernova es bastante simple.

En un sistema binario, la estrella más masiva perderá sus capas externas, que son ricas en hidrógeno, a la otra estrella del sistema al transferir su materia. Las partes restantes de la estrella más masiva desarrollan un núcleo de hierro inútil, un callejón sin salida para la estrella, lo que lleva a su posterior colapso y explosión, según la lección sobre supernova, cómo explotan las estrellas masivas. En esencia, una supernova de tipo Ib es como una supernova de tipo II, pero que ya no tiene hidrógeno.

Como nota al margen, más recientemente los astrónomos han reconocido una supernova Tipo Ic, una supernova desprovista de hidrógeno y helio en su espectro. Todavía hay cierto debate en la comunidad científica sobre cuán diferentes son realmente las supernovas de Tipo Ib y Tipo Ic, pero lo dejaremos así para esta lección.

Ayudas para la memoria

Dado que hay tantos tipos diferentes, les ofreceré mi propia manera de recordar las diferencias entre estas supernovas. Las supernovas de tipo II son nuestras supernovas predeterminadas: lo tienen todo, incluidas esas líneas de hidrógeno. Usando matemáticas básicas, para pasar de dos a uno, debe restar uno de dos, aunque una cosa que restamos de un Tipo II para llegar a un Tipo I es hidrógeno, por lo que a las Supernovas de Tipo I les falta hidrógeno, pero las razones difieren para una supernova de tipo Ia frente a una de tipo ib.

Una estrella destinada a ser de tipo Ib es más grande que una de tipo Ia y pierde hidrógeno frente a su estrella compañera. Debido a que es tan grande, el Tipo Ib quiere ser como una Supernova Tipo II y, por lo tanto, muere de manera similar. Usando eso, sabemos que el Tipo Ia es más pequeño que el Tipo Ib más grande y quiere volverse más grande como su hermano mayor al desviar la materia de su estrella compañera. Pero es demasiado pequeño para manejar toda esa masa y se derrumba mientras intenta llevar todo ese peso extra.

Resumen de la lección

Voy a intentar quitar un poco de peso de tus hombros y resumir todo de la manera más concisa posible para que no tengas que recordar demasiados detalles superfluos. Una supernova es una enorme explosión estelar. Una supernova de tipo II es una supernova que se clasifica por tener líneas de hidrógeno en sus espectros que se forman por la explosión de una estrella muy grande.

Esto es diferente de una supernova de tipo I , una especie de supernova sin líneas de hidrógeno en su espectro. Más específicamente, una explosión de supernova que resulta del colapso de una enana blanca se denomina Supernova de Tipo Ia , pero una explosión de una estrella masiva después de que ha perdido sus capas externas de hidrógeno y desarrollado un núcleo de hierro se conoce como Supernova de Tipo Ib. .

La última cosa importante que necesito que recuerdes es el límite de Chandrasekhar . El límite de Chandrasekhar es igual a aproximadamente 1,4 masas solares, y nos dice que todas las enanas blancas estables deben ser más pequeñas que 1,4 masas solares. Sin embargo, si en un sistema estelar binario una enana blanca supera este límite a través de la transferencia de masa, explotará y el resultado final será una supernova de tipo Ia.

Los resultados del aprendizaje

Una vez que haya terminado con esta lección, debería poder:

  • Describir una supernova de tipo I y una supernova de tipo II
  • Explica qué tiene que ver el límite de Chandrasekhar con las supernovas.
  • Discuta la diferencia entre una supernova de tipo Ia y una supernova de tipo Ib
  • Recuerde cómo un espectro ayuda a clasificar el tipo de supernova que se observa

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