En Cristiano, por favor: ¿Qué es una supernova? ¿Y una de tipo Ia?

La galaxia M101 y su nueva supernova, señalada por una flecha (visto en Bad Astronomy)

A estas alturas seguramente ya se habrá enterado usted de que hace menos de un mes, el pasado 24 de agosto, nacía una supernova de tipo Ia en la cercana galaxia M101, la galaxia del Molinete. Aunque en realidad sería más correcto decir que la explosión sucedió hace 25 millones de años, pues ese es el tiempo que la luz ha tardado en llegar hasta nosotros (sí, eso, en términos cósmicos, es a la vuelta de la esquina).

Si lo que acabo de decir le suena a chino, ha venido usted al lugar indicado; permítame acabar de embrollarle los conceptos.

¿Qué es una supernova?

En el primer párrafo dije que una supernova “nacía”, como si fuera algo tierno y blandito, cuando en realidad se trata de uno de los fenómenos más violentos del Universo. Pero no nos precipitemos: para contestar a la pregunta de qué es, primero hay que ocuparse de cómo funciona, a grandes rasgos, una estrella.

Esencialmente, las estrellas son hornos descomunales, tan pesados que su “techo y paredes” se derrumbarían en cuestión de instantes y colapsarían sobre el núcleo de no haber algo que los sostuviera en su sitio. Ese algo no es otra cosa que uno de los productos del horno, que funde continuamente elementos ligeros (p.ej. hidrógeno), produciendo elementos más pesados (p.ej. helio) y, como residuo extra, energía en forma de luz. Esta luz no sólo alumbra el espacio alrededor de la estrella (eso es un mero efecto secundario del cual os aprovechamos para vivir), sino que literalmente empuja —gracias a algo llamado presión de radiación— el techo y las paredes del horno, manteniéndolos en su sitio.

Para poder mantener su despilfarrante ritmo de vida, las estrellas van fundiendo —fusionando— elementos cada vez más pesados —helio, carbono, nitrógeno, oxígeno, etc.—, que, al ser más pesados, van depositándose en el núcleo, como las capas de una cebolla (como un ogro, que diría Shrek). ¿Hasta qué elemento sintetizan? Pues depende de la masa que tenga la estrella al nacer: cuanto más masiva, más pesados serán los elementos que es capaz de sintetizar.

Las estrellas de menos de 8 veces la masa del Sol paran al llegar a cierto punto, sufren una serie de cambios como si tuvieran alguna enfermedad tiroidea, y mueren como nebulosas planetarias, dejando en su centro un cadáver estelar muy denso, una enana blanca.

¿Y las estrellas más masivas? Pues siguen y siguen sintetizando elementos cada vez más pesados. Lo que ocurre, y aquí está el quid de la cuestión, es que, a partir del hierro, las reacciones normales (hay otras marginales, pero de eso nos ocuparemos otro día) para obtener elementos más pesados no producen energía que la estrella necesita para sustentar las paredes del horno, sino que la requieren.

Llegados a este punto, la continua batalla entre gravedad y presión de radiación que es la vida de la estrella es ganada abrumadoramente por la primera. La estrella no puede soportar su propio peso. Las capas exteriores de la estrella se precipitan hacia el núcleo más rápido aún que un rascacielos al derrumbarse, y al llegar al núcleo rebotan y son expulsadas al exterior en una gigantesca explosión (en dicha explosión, por cierto, se forman los elementos más pesados de la tabla periódica) que enriquece el medio interestelar para formar nuevas estrellas. Mientras, en el centro de la explosión, y dependiendo de nuevo de la masa de la estrella, puede quedar o nada en absoluto, o una estrella de neutrones, o un agujero negro.

Esta explosión de una estrella masiva es lo que comúnmente se conoce como supernova… de tipo II (o Ib, o Ic, dependiendo de sus características peculiares).

Un momento, ¿y las supernovas de tipo Ia?

Probablemente habrá oído estos días (o leído en algún sitio de internet) que la supernova de M101 es de tipo Ia. Si las supernovas son las chicas más populares del instituto de las estrellas, las supernovas de tipo Ia son la reina de fin de curso.

Estos objetos, aunque también se llamen supernovas, son algo completamente distinto. Para empezar, para que sucedan no necesitamos una estrella, sino dos. Normalmente, una de ellas será una estrella en fase de secuencia principal —en cristiano, «normal», como el Sol—, a veces, en cambio, será una gigante roja. La otra siempre será una enana blanca*.

Visión artística de un sistema progenitor de una supernova de tipo Ia. La enana blanca (a la derecha) "sorbe" material de su compañera, y, al no ser capaz de asimilarlo lo suficientemente deprisa, puede acumular una masa excesiva y explotar como supernova (visto en Bad Astronomy).

Ahora bien, ambas estrellas giran la una alrededor de la otra tan cerca, que el tirón gravitatorio de la enana blanca sobre su desdichada compañera es capaz de distorsionarla —darle aspecto de pera cuyo tallo apuntara hacia la enana blanca—, y sorber, poco a poco, el gas de su atmósfera, que cae en espiral hasta la superficie de la estrella más pequeña. Resulta que, si la enana blanca es lo suficientemente masiva y sorbe material de su compañera lo suficientemente rápido, podrá llegar a acumular la masa “crítica”, 1,44 veces la masa del Sol —que llamamos de Chandrasekhar, en honor a su descubridor.

Si esto llega a suceder… ¡Bum! La enana blanca no puede sostenerse a sí misma, se hunde, y el resultado es similar al caso anterior, sólo que esta vez la explosión es aún más brillante.

¿Para que sirven las supernovas de tipo Ia?

Pues para muchas cosas (estudio de la evolución estelar, del enriquecimiento químico del Universo, etc.), pero quedémonos con un caso fundamental: las supernovas de tipo Ia alcanzan todas el mismo brillo intrínseco (esto no es del todo exacto, pues el brillo depende un poco de su composición, pero nos bastará por ahora). Es decir, que todas son como una bombilla estándar, pongamos, por ejemplo, de 100 W. Además, suelen ser tan brillantes como la galaxia entera que las contiene, es decir, que son visibles, gracias a los telescopios, a distancias absolutamente enormes (la supernova del pasado mes en M101 se ha podido ver con la ayuda de unos prismáticos en una noche muy oscura, lejos de la ciudad).

Estos dos hechos, juntos, nos permiten medir las distancias a las galaxias que alumbran una supernova de manera muy precisa: si yo sé que esa bombilla a lo lejos es de 100 W y mido su brillo, me puedo hacer una idea muy buena de la distancia hasta ella.

Esto, entre otras cosas, permitió en 1998 descubrir que el Universo se está expandiendo aceleradamente, lo cual prueba la existencia de lo que llamamos energía oscura (si esto no le confunde lo suficiente, déjeme que le confunda aún más).

¿Y son peligrosas?

Pues depende de lo cerca que ocurran. Si ocurren en otras galaxias, que es lo habitual, ningún problema. Si ocurren en nuestra galaxia, normalmente no son peligrosas para la vida en la Tierra, salvo que ocurran en la vecindad solar. Afortunadamente, no son eventos muy comunes: en toda la Historia de la humanidad, se han registrado solamente dos supernovas en nuestra galaxia: una en 1006 y otra en 1054 (la que dejó los restos conocidos como nebulosa del cangrejo). Ambas fueron visibles incluso de día durante meses.

¿Y por qué serían peligrosas si sucediesen cerca? Bueno, otro día nos ocupamos de ello.