Después de determinar que la candidata era una supernova de Tipo Ia (una explosión estelar en la que una enana blanca en un sistema estelar binario explota por completo), el sistema automatizado hizo público el descubrimiento dos días después de iniciar el proceso. El astrónomo de Northwestern que codirigió la investigación, Nabeel Rehemtulla, agregó que el equipo logró “la primera detección, identificación y clasificación totalmente automática del mundo de una supernova”. “Por primera vez, una serie de robots y algoritmos de IA observaron, luego identificaron y luego se comunicaron con otro telescopio para finalmente confirmar el descubrimiento de una supernova”, comentó Adam Miller de Northwestern, quien dirigió la investigación. “Esto representa un importante paso adelante, ya que un mayor perfeccionamiento de los modelos permitirá a los robots aislar subtipos específicos de explosiones estelares”, añadió.

A pesar de que el proceso actual de inspección visual y clasificación de candidatos a supernovas involucra tanto a sistemas robóticos como a humanos, los investigadores invierten mucho tiempo en él. “El ‘software’ automatizado presenta una lista de explosiones candidatas a los humanos, quienes dedican tiempo a verificar las candidatas y ejecutar observaciones espectroscópicas”, explicó Miller. “La instalación transitoria de Zwicky (ZTF) ha estado funcionando durante los últimos seis años y, durante ese tiempo, yo y otros hemos pasado más de 2.000 horas inspeccionando visualmente candidatos y determinando cuáles observar con espectroscopia”, puntualizó Christoffer Fremling, un astrónomo del Instituto de Tecnología de California (Caltech) que contribuyó al desarrollo de BTSbot.

Con la intervención de BTSbot se acelera el proceso de análisis, validación y clasificación y también se elimina el error humano. “En última instancia, sacar a los humanos del circuito proporciona más tiempo al equipo de investigación para analizar sus observaciones y desarrollar nuevas hipótesis para explicar el origen de las explosiones cósmicas que observamos”, señaló Miller. Rehemtulla también enfatizó que BTSbot “agiliza significativamente los grandes estudios de supernovas” y ayuda a “comprender mejor los ciclos de vida de las estrellas y el origen de los elementos que crean las supernovas, como el carbono, el hierro y el oro”. “Agregar BTSbot a nuestro flujo de trabajo eliminará la necesidad de dedicar tiempo a inspeccionar a estos candidatos”, abundó Fremling.

Ahora, un nuevo estudio de investigadores de la Universidad de Tohoku (Japón) y la Universidad de Ginebra (Suiza) ha determinado que las fluctuaciones en el brillo de Betelgeuse, a solo 650 años luz de la Tierra, apuntan a la pronta muerte de la estrella. Betelgeuse, una estrella del tipo ‘O’, apareció hace solo 10 millones de años, tiempo que en la escala del Universo se considera insignificante. Sin embargo, los astrónomos creen que sus días están contados. Cuántos le quedan, dependerá de muchos factores.

Uno de ellos es el tamaño real de la supergigante, que fue objeto de controversia durante gran parte del siglo XX. Mediciones anteriores han demostrado que una estrella de esa magnitud podría enfriarse lo suficiente como para explotar en un lapso de decenas de miles de años, pero el nuevo estudio apunta a que se trataría no de miles, sino de solo decenas de años. Las capas exteriores de Betelgeuse, como las de muchas otras estrellas, pulsan, es decir, se contraen y se expanden. Esos períodos duran aproximadamente entre 2.200 y 420 días cada uno.

Los científicos involucrados en el último estudio han sugerido que la termodinámica que subyace a las fluctuaciones de supergigantes como Betelgeuse es más compleja que la de la mayoría de las otras estrellas. Anteriormente se creía que un período más corto de pulsación radial era el principal para esta estrella. El reciente estudio confirma la posibilidad de que exista un pulso más largo, que estaría relacionado con la termodinámica de la estrella.

“Concluimos que Betelgeuse debe estar actualmente en una fase tardía (o cerca del final) de la quema de carbono del núcleo. Después que ese carbono se agota, se produce un colapso del núcleo, lo que conduce a una explosión de la supernova. Se estima que así ocurrirá en unas pocas decenas de años”, concluyeron los científicos en su estudio, publicado en arXiv.

De acuerdo a la agencia estadounidense, la supernova SN 2020fqv, descubierta en abril del 2020 en las galaxias Mariposa, situada a unos 60 millones de años luz en la constelación de Virgo, fue observada simultáneamente por el proyecto Zwicky Transient Facility del Observatorio Palomar en San Diego y por el Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS), un satélite de la NASA diseñado principalmente para descubrir exoplanetas. Tras el hallazgo, científicos de varios observatorios y centros de investigación apuntaron hacia la supernova sus telescopios, incluido el Hubble, logrando sondear el material muy cercano que fue expulsado por la estrella en el último año de su vida, observaciones que arrojan nueva luz sobre los procesos que ocurrieron justo antes de la muerte de la supergigante roja.

“Rara vez llegamos a examinar este material circunestelar tan cercano, ya que solo es visible durante muy poco tiempo, y normalmente no empezamos a observar una supernova hasta al menos unos días después de la explosión”, explicó Samaporn Tinyanont, autor de la investigación a publicarse en ‘Monthly Notices of the Royal Astronomical Society’. Por su parte, el TESS proporcionó a los investigadores imágenes del sistema galáctico tomadas cada 30 minutos desde días antes de la explosión, así como mientras ocurría y de varios días posteriores. La información obtenida fue complementada con los datos recopilados por el Hubble de la estrella desde la década de 1990.

“Antes hablábamos de las supernovas como si fuéramos los investigadores de la escena del crimen, cuando aparecíamos después del hecho y tratábamos de averiguar qué le había pasado a esa estrella […] Esta es una situación diferente porque sabemos lo que está pasando y realmente vemos la muerte en tiempo real”, comentó Ryan Foley, coautor de la publicación. “Ahora tenemos toda esta historia sobre lo que le ocurrió a la estrella en los años anteriores a su muerte, al momento de la muerte, y luego las consecuencias de esta”, detalló. Considerada como la “piedra Rosetta de las supernovas”, en referencia a la estela que ayudara a los egiptólogos a traducir los jeroglíficos, los expertos estiman que los datos obtenidos de SN 2020fqv podrían ayudar a identificar comportamientos significativos que adviertan sobre la futura muerte de una estrella.

Viewing Star Formation from a New Angle
Astronomy, meet augmented reality. New studies of star forming clouds have expanded into the 3D universe — and now you can explore their results in 3D, too. https://t.co/oXdRGtxaHB @CenterForAstro @AlyssaAGoodman @cszucker @Shmuel_Bialy pic.twitter.com/l0BF3PaYhJ

— AAS Nova (@AASNova) September 22, 2021

Según otra hipótesis, también planteada en ‘The Astrophysical Journal Letters’, el vacío se formó como consecuencia de una serie de explosiones consecutivas de estrellas. La cavidad misteriosa está rodeada por las nubes moleculares de Perseo y Tauro, que son regiones donde se forman nuevas estrellas.

“Esto es una demostración de que, con la muerte de una estrella, su supernova genera una cadena de eventos que pueden provocar el nacimiento de nuevas estrellas”, comentó Shmuel Bialy, líder del estudio, indicó RT. Los investigadores han creado un modelo tridimensional de la cavidad y las nubes circundantes, y lo han publicado en la web del Centro Astrofísico.

Históricamente, las supernovas se han dividido en dos tipos principales: de colapso termonuclear y de núcleo de hierro. La primera es la explosión de una estrella enana blanca después de ganar materia en un sistema estelar binario, mientras que una supernova de colapso del núcleo de hierro ocurre cuando una estrella masiva –más de 10 veces la masa del sol– se queda sin combustible nuclear y su núcleo de hierro colapsa, creando un agujero negro o una estrella de neutrones. Entre esos dos tipos de supernovas se encuentran las de captura de electrones. Esta tercera clase de supernova detiene la fusión cuando sus núcleos están hechos de oxígeno, neón y magnesio, pero no son lo suficientemente masivas para crear hierro, detallan los autores del estudio publicado en la revista ‘Nature Astronomy’.

En una supernova de captura de electrones, algunos de los electrones del núcleo de oxígeno, neón y magnesio se estrellan contra sus núcleos atómicos, en un proceso llamado captura de electrones. Esta eliminación de electrones hace que el núcleo de la estrella se doble por su propio peso y colapse, lo que resulta en una supernova de captura de electrones. Este nuevo descubrimiento también arroja luz sobre el misterio de la supernova más famosa del pasado. En el año 1054 en la Vía Láctea ocurrió una supernova (SN 1054) que, según registros chinos y japoneses, era tan brillante que pudo verse durante 23 días y en las noches durante casi dos años antes de convertirse en la nebulosa del Cangrejo. Esta se habría originado por una supernova de captura de electrones.

Para buscar evidencias de la influencia de las supernovas, el investigador estudió el carbono-14 en los árboles. “Los árboles guardan dióxido de carbono y parte del mismo es radiactivo”, afirma Brakenridge. El carbono-14, también conocido como radiocarbono, existe en la Tierra en escasa cantidad, ya que se forma cuando los rayos cósmicos bombardean a la atmósfera del planeta. Generalmente es una cantidad constante año tras año. Sin embargo, a veces la cantidad del radiocarbono cambia.

Estudiando los anillos de los árboles, el especialista llegó a la conclusión acerca de al menos cuatro alteraciones del clima provocadas por supernovas relativamente cercanas. El científico descubrió ciertos casos en que la concentración del radiocarbono en los anillos de los árboles evidencia sus picos. “Hay realmente dos posibilidades, una fulguración solar o una supernova”, asegura Brakenbridge.

El investigador ha estudiado supernovas que ocurrieron relativamente cerca de la Tierra en los últimos 40.000 años. Ocho de las más cercanas han tenido sus picos de radiocarbono. Por ejemplo, una exestrella de la constelación de Vela que pasó a ser supernova hace aproximadamente 13.000 años, lo que poco después aumentó los niveles de radiocarbono casi un 3 % en la Tierra. Sin embargo, todavía no se puede sacar conclusiones sobre la influencia de las supernovas en la Tierra, ya que es imposible definir con total seguridad el período de las explosiones de las estrellas.

La agencia espacial estadounidense detectó en enero de 2018 una brillante explosión de luz en las afueras de la galaxia espiral NGC 2525, a 70 millones de años luz de la Tierra. Al mes siguiente, el Hubble apuntó una de sus cámaras al destello y comenzó a tomar fotografías. Durante todo un año, el telescopio continuó tomando imágenes de la progresión de la supernova, que eclipsaba el brillo de las estrellas circundantes, y poco a poco empezó a desvanecerse hasta dejar de ser visible por completo. Ahora, la NASA ha compilado todas esas instantáneas para mostrar en un corto video la explosión estelar.

En su apogeo, la supernova llegó a ser tan brillante como 5.000 millones de soles. “Ningún espectáculo de fuegos artificiales terrestres puede competir con esta supernova capturada por el Hubble en su gloria mientras se desvanecía”, señaló el astrofísico Adam Riess, del Instituto de Ciencias del Telescopio Espacial y la Universidad Johns Hopkins. Además del espectáculo cósmico, el evento, denominado SN 2018gv, está siendo una de las herramientas que los especialistas usan para ayudar a descubrir qué tan rápido se está expandiendo el universo.

Los astrónomos explican que la supernova se originó a partir de una enana blanca ubicada en un sistema binario que estuvo acumulando material de su estrella compañera. Cuando la enana blanca alcanzó una masa crítica, su núcleo se calentó lo suficiente hasta explotar. Debido a que todas las supernovas de este tipo alcanzan un gran brillo, son usadas como cintas métricas cósmicas. Observando su fulgor en el cielo, los astrónomos pueden calcular las distancias de sus galaxias anfitrionas, lo cual permite medir la tasa de expansión del espacio. Durante los últimos 30 años, el Hubble ha ayudado a mejorar significativamente la precisión de estos cálculos, algo clave para comprender los fundamentos físicos del cosmos.

Los científicos califican de “inusual” el fenómeno de esta supernova, designada SN 2019yvq, y se muestran particularmente sorprendidos por las elevadas temperaturas que generaron su emisión. A ciencia cierta saben que la estrella original era una enana blanca y el primer destello de su explosión alcanzó la Tierra en diciembre pasado, tras viajar una distancia de 140 millones de años luz.

El equipo se reserva un año para poder determinar qué fue exactamente esa explosión, pero ya está barajando cuatro posibles escenarios de qué podría ser lo que lo ocurrió a la estrella. El primero de esos escenarios supone que la estrella se habría vuelto inestable tras engullir a su estrella compañera, si es que formaban un sistema binario. La segunda conjetura señala que el material radiactivo extremadamente caliente del núcleo de la enana se habría mezclado con sus capas externas, calentándolas. Según una tercera, el helio de una capa externa habría provocado que se incendiara el carbono del interior, ocasionando una explosión doble. Y por último, también creen que el estallido podría deberse a la fusión de dos enanas blancas.

“La forma más sencilla de crear luz ultravioleta es tener algo muy, muy caliente”, explicó en un comentario el primer autor del estudio, Adam Miller, de la Universidad del Noroeste (Illinois, EE.UU.). “Necesitamos algo que esté mucho más caliente que nuestro Sol, tres o cuatro veces más caliente. La mayoría de las supernovas no son tan calientes, por lo que no se percibe una radiación ultravioleta muy intensa”, informó el portal ‘Phys.org’.

En su estimación, algo insólito debió de sucederle a la estrella que “creó un fenómeno muy caliente”. Miller deja claro asimismo por qué los astrónomos necesitan un año para profundizar en el tema. “A medida que pasa el tiempo, el material explotado se aleja más de la fuente”, dijo. A continuación, la capa de este material se adelgaza y los científicos pueden ver a mayor profundidad. Cuando haya transcurrido un año, esa capa será tan delgada “que podremos ver todo el centro de la explosión”, indica.

El estudio posterior de la supernova SN 2019yvq pretende mejorar la comprensión de nuestro propio planeta, según el científico. La mayor parte del hierro del universo es generada por supernovas tipo Ia, de manera que información adicional sobre este fenómeno podría brindarnos más datos sobre el hierro, muy abundante en nuestro planeta, y también sobre otros planetas rocosos cuyo núcleo está hecho de hierro. A principios de este año los observatorios registraron asimismo una misteriosa explosión de ondas gravitacionales, de las que perturban el espacio-tiempo. Una de las hipótesis barajadas sugiere que podría ser resultado del colapso de una supernova.

SN1987A fue detectada en 1987 en la Gran Nube de Magallanes, galaxia vecina a nuestra Vía Láctea. Desde entonces, los científicos han estudiado intensamente esa supernova en un intento por comprender la naturaleza de su estrella progenitora y su destino. Por lo general, este tipo de supernovas se originan a partir de una estrella supergigante roja. Sin embargo, las simulaciones de los astrofísicos de RIKEN han demostrado que SN1987A se originó a partir de una supergigante azul. “Ha sido un misterio por qué la estrella progenitora era una supergigante azul”, señala Masaomi Ono, uno de los autores de la investigación.

Las supergigantes rojas son mucho más grandes que sus contrapartes azules, pero esta última al ser mucho más caliente, es igual de brillante que la primera. En el caso de SN1987A, los científicos japoneses afirman que su progenitor fue un supergigante azul que se formó por la fusión de una supergigante roja con otra estrella.

Durante esa fusión, la estrella más grande habría despojado la materia de su compañera más pequeña, que giró en espiral hacia adentro hasta ser absorbida por completo, formando una supergigante azul. Posteriormente, la supergigante azul explotó debido a que su núcleo ya no soportaba su propia gravedad, y como resultado se originó una supernova de colapso de núcleo (SN1987A). Los resultados de estas simulaciones también podrían ayudar a encontrar la estrella de neutrones que nació durante esta última explosión y que todavía no ha sido localizada. Esa estrella habría sido expulsada en dirección opuesta a la mayor parte del material eyectado.

Esto es posible, al menos en teoría, en caso de que una nave espacial aprovechara la enorme cantidad de energía liberada como resultado de la explosión de una estrella, explican los autores del trabajo, cuya versión preliminar fue publicada en línea el pasado mes de febrero.

Para ello se necesitaría de una vela solar o magnética, la cual aprovecharía la energía de la supernova de manera similar a como un velero utiliza la fuerza del viento. Se trata de un modelo de propulsión basado en el uso de la radiación solar para generar presión sobre un material altamente reflexivo y de esta manera crear una fuerza de empuje sin necesidad de combustibles. A su vez, para alcanzar velocidades aún mayores de las que permite la radiación solar, otra de las posibilidades sería acelerar la nave espacial mediante energía dirigida, es decir, apuntando a la vela con un rayo láser.

Una vela cuyo peso sea inferior a medio gramo por metro cuadrado sería suficiente para que la nave pudiera alcanzar velocidad relativistas —aquellas que constituyen una fracción de la velocidad de la luz—, señalan los investigadores. La energía liberada por una supernova es mil millones de veces superior la que emite el Sol en el transcurso de un mes. Así, el viento solar solamente es capaz de acelerar una vela solar hasta una milésima de la velocidad a la que viaja la luz, mientras que con una explosión estelar llegaría a una décima de la velocidad de la luz.

Sin embargo, para efectuar este tipo de viajes sería necesario resolver una serie de dificultades. Por ejemplo, evitar los elevados niveles de fricción con las corrientes de gas generadas por las estrellas masivas que podrían destruir la nave. Para ello, sería necesario abrir la vela al momento de la explosión y luego plegarla para evitar la fricción con el ambiente gaseoso.

Además, la vela solar debería estar hecha de un material lo suficientemente reflexivo como para no absorber demasiada energía e incendiarse como consecuencia. Asimismo, sería necesario conocer con exactitud el momento en que explosione la estrella y posicionar oportunamente la nave para aprovechar la supernova. Por último, también sería indispensable calcular la trayectoria que realice la nave una vez que sea propulsada para evitar posibles colisiones con partículas espaciales sólidas. Sin embargo, en palabras de los científicos, todas estas cuestiones pueden ser resueltas en teoría.