Un astrónomo aficionado observa los primeros instantes de una supernova IIb

Dibujo20180223 Photometry of SN 2016gkg at discovery nature25151-f1

El argentino Víctor Buso, astrónomo aficionado, observó los primeros instantes de la explosión de supernova SN 2016gkg en la galaxia NGC 613. Siendo la serendipia uno de los motores de la astronomía, Buso es coautor del artículo en Nature que analiza estas observaciones. El sueño de muchos astrónomos aficionados (y profesionales) hecho realidad. Sus imágenes capturan en directo el momento exacto en el que explota esta estrella, la primera vez en la historia que se logra y lo que se ha sido premiado con una artículo en la más prestigiosa de las revistas. Por cierto, desde el punto de vista científico, las observaciones confirman los modelos teóricos de la explosión de supernovas de tipo IIb.

El artículo es M. C. Bersten, …, V. Buso, …, N. Smith, “A surge of light at the birth of a supernova,” Nature 554: 497–499 (22 Feb 2018), doi: 10.1038/nature25151. La noticia aparece en muchos medios en español, por ejemplo, “Un astrónomo aficionado capta una supernova en directo,” Agencia SINC, 21 Feb 2018.

Dibujo20180223 Series of discovery images of SN 2016gkg nature25151-sf2

Buso tiene un telescopio newtoniano de 16 pulgadas (~40 cm) dentro de una cúpula en la terraza de su casa en Rosario, provincia de Santa Fé, Argentina. Desde su Observatorio Astronómico Busoniano obtuvo imágenes en exposiciones de 20 segundos (para evitar la contaminación lumínica de la ciudad) mientras probaba la nueva cámara CCD que había comprado. Estuvo tomando imágenes durante unos 90 minutos; en las primeras imágenes no hay rastro de la futura supernova. La combinación del resto de las imágenes permite detectar la supernova desde el momento en que su brillo alcanzó la magnitud 19,4; se estima que la detección supera las cinco sigmas de confianza estadística.

Dibujo20180223 Hydrodynamical model of the V-band light curve of SN 2016gkg nature25151-f3

El seguimiento posterior de la SN 2016gkg10 se inició el mismo día de la detección (observaciones de rayos X de Swift, y en el ultravioleta y el óptico por diferentes telescopios profesionales). Se observan los dos picos de luminosidad que caracterizan las supernovas IIb. El primer pico asociado al enfriamiento tras la onda de choque de la explosión y el segundo asociado al calentamiento radiactivo. Te recuerdo que las supernovas de tipo II están asociadas al colapso de estrellas con entre 8 y 50 M⊙ (masas solares). Su característica espectral más distintiva es la presencia de líneas del hidrógeno en su espectro. Hay varios tipos, IIL, IIP, IIn y IIb. Las supernovas IIb son las que muestran la línea del hidrógeno más débil, que, de hecho, acaba siendo indetectable conforme pasa el tiempo.

Dibujo20180223 Modelling of the initial rise of SN 2016gkg nature25151-sf5

Lo más interesante del nuevo artículo (más allá de lo llamativo del descubrimiento) es el buen acuerdo entre las curvas de luz y las predicciones de los modelos hidrodinámicos teóricos. El mejor ajuste se obtiene cuando se incorporan los efectos del material circunestelar (CSM). La presencia de este material logra reproducir mejor la pendiente del brillo en los primeros instantes, así como las primeras observaciones con telescopios profesionales. El resultado óptimo se obtiene cuando este material tiene una masa de 0,002 M⊙ distribuida en una región de 3 × 1013 cm; este resultado implica una pérdida media de masa de unos 6 × 10−4 M⊙/año, y una velocidad del viento estelar de 100 km/s. Hay que destacar que para el ajuste de las observaciones con la teoría no es necesario conocer las propiedades exactas de este material.

Dibujo20180223 Hydrodynamical modelling of SN 2016gkg nature25151-sf4

Se han comparado las observaciones durante 80 días con modelos teóricos para la explosión de núcleos estelares de 3,3 M⊙ (HE3.3), 4 M⊙ (HE4), 5 M⊙(HE5) y 6 M⊙ (HE6), que corresponden a estrellas precursoras de la secuencia principal con masas de 13 M⊙, 15 M⊙, 18 M⊙ y 20M⊙, resp. Hay muchas incertidumbres asociadas a estas observaciones, pero parece que el modelo HE5 es el que mejor reproduce el fenómeno a lo largo del tiempo. Por tanto, se trataría de una estrella de unas 18 masas solares que ha emitido en la explosión una energía de E = 1.2 × 1051 erg, una masa de níquel-56 de MNi = 0,085 M⊙ y una masa total eyectada de Mej = 3,4 M⊙; el remanente compacto final tendría una masa de Mcut = 1,6 M⊙. Durante los primeros días parece que se ajusta mejor el modelo HE4, que corresponde a Mej = 2,5 M⊙, E = 1 × 1051 erg, MNi = 0,087 M⊙ y Mcut = 1,5 M⊙.

En resumen, por primera vez hemos podido observar los primeros instantes de una explosión de supernova tipo IIb. Los resultados están en buen acuerdo con los modelos teóricos y permiten estimar los parámetros de la estrella progenitora y del remanente. Sin lugar a dudas futuros análisis de los datos ya publicados permitirán entender aún mejor estas explosiones de supernova.


13 Comentarios

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AlbertAlbert

Es cierto que “….sus imágenes capturan el momento exacto en el que explota esta estrella, la primera vez en la historia que se logra …” yo añadiría EN DIRECTO. Ello hace que sea un evento muy importante, pues los telescopios profesionales pudieron empezar a hacer un seguimiento desde el inicio.
Pero creo interesante compartir que “en diferido” ya había imágenes de la primera luz de un par de Supernovas Tipo II, que se obtuvieron en 2016 tras analizar las imágenes obtenidas por el telescopio Kepler de un gran número de estrellas de 500 galaxias tomadas cada media hora durante tres años:
http://forum.lawebdefisica.com/threa...ova-Tipo-II
Saludos.

Guillermo Abramson

Bersten et al. mencionan ese caso, pero también que Rubin (Astrophys. J. 848, 8 (2017)) muestra que un cambio en el binning hace desaparecer el exceso de luz, lo cual arroja dudas sobre la efectiva observación del breakout.

NorbertoNorberto

Pequeña correccion: la ciudad de Rosario no esta en la provincia de Entre Rios sino en la de Santa Fe.
Saludos

Alvaro VerdionAlvaro Verdion

No estoy entrenado en esto. ¿En que debo fijarme en las imágenes?
Me parecen todas iguales.

Francisco R. Villatoro

No entiendo tu pregunta, Alvaro. Supongo que te refieres a las 12 imágenes (a)-(l) obtenidas entre las 04:43 y 06:01; en (a) 04:43 no se observa la supernova; aparece por primera vez en (b) 05:37 se observa la supernova, cuyo brillo aumenta poco a poco de forma sostenida entre (c) 5:40 y (l) 06:01; son los fotogramas de la animación que has podido observar en algunos medios (http://www.agenciasinc.es/var/ezwebi...age800_.gif ).

Alvaro VerdionAlvaro Verdion

Ahh vale, que el manchurrón grande es el resto de la galaxia que contiene a la estrella. Ahora si lo veo, Gracias.

DanielDaniel

Estoy un poco confundido, ¿los astrónomos aficionados pueden publicar artículos? así sea como coautor, no se supone que la publicación de artículos es netamente para académicos? y por que los artículos de astronomía tienen esa cantidad de autores, he contado cerca de 40 autores para un mismo articulo

Francisco R. Villatoro

Daniel, cualquiera puede publicar artículos científicos, sin importar si tiene o no afiliación académica. Otra cosa es que se deben cumplir con todos los estándares formales y metodológicos de un artículo científico (que dependen mucho de cada área de conocimiento); por ello lo habitual es que junto a los autores que no son de la academia haya coautores que sí lo sean (pero no es requisito imprescindible).

Por otro lado, el número de autores depende mucho del tema. Un análisis de observaciones realizadas por varios instrumentos que es confrontado con las predicciones teóricas de varios simuladores suele estar firmado por los miembros de las colaboraciones asociadas a cada instrumento y a cada simulador, luego el número de firmantes puede alcanzar las decenas, los centenares, e incluso ir más allá. La ciencia a lo Juan Palomo, yo me lo guiso, yo me lo como, ya pasó a la historia hace muchas décadas.

AlbertAlbert

Daniel, hoy en día hacer un gran descubrimiento es muy difícil y normalmente son necesarios muchos científicos. Mira como ejemplo el paper de la detección de las ondas gravitacionales “Observation of Gravitational Waves from a Binary Black Hole Merger”
Los autores están en las páginas 11, 12 y 13, contarás más de 1000
https://journals.aps.org/prl/pdf/10.....116.061102
Saludos.

notengoniideanotengoniidea

¿Se puede estimar la magnitud de la serendipia?

Es decir, tantas supernovas por siglo, tantos grados cuadrados tiene el cielo, suponemos igual probabilidad de que aparezca una en cualquier dirección, probabilidad de que teniendo tu flamante CCD nuevo haciendo fotos al azar durante una hora encuentres un evento de estos…

Francisco R. Villatoro

Por supuesto. En este caso una probabilidad de una entre un millón (se asume que el suceso dura una hora y que ocrure una supernova por siglo por galaxia); si se tienen en cuenta las condiciones meteorológicas y que ocurra de noche se estima en una entre unos diez millones. Son datos del propio artículo en Nature.

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