El resurgimiento de la supernova más brillante, ASASSN-15lh: cielo y telescopio

En 2015, ASASSN-15lh ganó fama como la supernova más luminosa jamás descubierta. Casi un año después y contra todo pronóstico, la supernova ha vuelto a brillar.

¿Recuerdas la supernova más luminosa de la historia? Bueno, se puso un poco más brillante.

Representación artística de una explosión de supernova.  NASA/CXC/M. Weiss;  Rayos X: NASA/CXC/UC Berkeley/N.Smith et al.;  IR: Lick/UC Berkeley/J.Bloom & C.Hansen
Representación artística de una explosión de supernova.
NASA / CXC / M. Weiss

Subo Dong (Universidad de Pekín, China) y sus colegas descubrieron la poderosa explosión estelar conocida como ASASSN-15lh el 14 de junio de 2015, utilizando el All-Sky Automated Survey for Supernovae (ASASSN). Cuatro telescopios robóticos de 14 centímetros, conocidos colectivamente como Cassius y estacionados en Cerro Tololo, Chile, miraban todo el cielo visible cuando detectaron el destello. Desde entonces, la supernova ha desconcertado a los astrónomos.

La supernova típica es más o menos así: una estrella envejece, quemando el hidrógeno de su núcleo, luego el helio, y así sucesivamente en la cadena de elementos hasta que alcanza el hierro, cuando se detiene la fusión. En ese punto, el núcleo ya no puede sostenerse contra el aplastamiento de la gravedad hacia adentro. Las capas externas de la estrella también se precipitan hacia el interior, pero rebotan en el núcleo colapsado y la energía del colapso las arroja hacia afuera en un destello brillante.

La luz de ASASSN-15lh tardó casi 3.000 millones de años en llegar a la Tierra, y su distancia extrema silenció el brillo visible a una magnitud 17. Sin embargo, su potencia máxima era más del doble que la de ningún explosión estelar previamente conocida. Por lo general, gran parte del brillo inicial de una supernova en realidad proviene del níquel radiactivo, que se crea en abundancia cerca del núcleo. Lo extraño de ASASSN-15lh (y algunos otros como este) es que son tan brillantes que necesitarían una gran cantidad de níquel para explicar su brillo.

brillante de nuevo

Por supuesto, ASASSN-15lh se desvaneció, como suelen hacer las supernovas. Pero esta supernova en particular tuvo una sorpresa para los investigadores. Aproximadamente tres meses después de que comenzara a oscurecerse, la supernova cambió de rumbo. Durante unos 40 días, su radiación ultravioleta se cargó, se quintuplicó antes de estabilizarse durante un par de meses más y finalmente desaparecer nuevamente. La radiación en longitudes de onda visibles ignoró esta transformación y continuó desvaneciéndose sin cesar.

Curva de luz ASASSN-15lh
Este gráfico muestra cómo la luz de ASASSN-15lh se ha desvanecido y luego ha vuelto a brillar con el tiempo. Los círculos y cuadrados verdes muestran luz visible, mientras que los círculos cian, rojo y amarillo representan luz ultravioleta. La luz visible alcanza su punto máximo en el día 0 y luego se desvanece con el tiempo. Sin embargo, la luz ultravioleta muestra dos picos. La radiación ultravioleta comienza a aumentar nuevamente alrededor de 90 días después de la luz máxima de la supernova y se estabiliza por un tiempo antes de desvanecerse nuevamente.
Godoy-Rivera et al., para aparecer en MNRAS

Una supernova nacida de nuevo no es desconocida. Pero, por lo general, cuando eso sucede, la explosión se topó con gas cercano que la estrella arrojó antes de explotar. ASASSN-15lh no muestra ninguna de las líneas de emisión que esperaría en sus espectros si este fuera el caso.

«Por lo general, una supernova que interactúa con su propia eyección debería producir líneas de emisión muy fuertes», explica Krzysztof Stanek (Universidad Estatal de Ohio), coautor del estudio. papel que aparecerá en el Avisos mensuales de la Royal Astronomical Society. “Simplemente no vemos ninguna evidencia de ello. . . . Básicamente creo que podemos descartarlo”.

Pero eso significa que la razón del resurgimiento sigue siendo, como dice el coautor Todd Thompson (Universidad Estatal de Ohio), «difícil de explicar».

¿Qué es ASASSN-15lh?

magnetar
La impresión de este artista muestra cómo se vería una magnetar, con campos magnéticos poderosos y arremolinados.
ESO / L. Calçada

Hasta ahora, la explicación más exitosa de las rarezas de ASASSN-15lh ha sido el magnetar. En este escenario, el núcleo de una estrella masiva envejecida colapsó para formar un remanente estelar giratorio que es como una estrella de neutrones pero con un campo magnético de al menos 100 mil millones de veces la fuerza de los campos más fuertes del Sol. En lugar de elementos radiactivos, el poder de la supernova provendría del campo magnético giratorio del magnetar.

Pero en lo que respecta a las magnetares, esta tiene que ser bastante extraña: para producir la radiación vista inicialmente desde ASASSN-15lh, la magnetar habría tenido que convertir casi toda su energía magnética y rotacional en radiación.

Ahora, teniendo en cuenta la energía adicional emitida recientemente en el ultravioleta, las demandas del modelo magnetar son aún más estrictas. “El modelo magnetar es seguro, pero apenas”, dice Thompson. “La magnetoestrella [scenario] estaría en peligro si viéramos aproximadamente dos veces más energía. Comenzaría a impulsar lo que creemos que es posible.

«Por supuesto», agrega Thompson, «sin otra alternativa viable, aún podríamos intentar hacer que el modelo magnetar funcione».

No todos están de acuerdo: Peter Brown (Universidad A&M de Texas) solo publicó otro papel sobre el tema en el servidor de preimpresión de astrofísica de arXiv. Brown y sus colegas argumentan que, si bien el escenario del magnetar podría proporcionar una buena explicación de las observaciones iniciales de ASASSN-15lh, no es suficiente para explicar el resurgimiento del objeto en longitudes de onda ultravioleta.

Sea lo que sea ASASSN-15lh, una cosa es segura: el objeto excepcional no se presta a ninguna explicación fácil.

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