Ciencia para todos T02E16: La estrella Betelgeuse explotará como supernova

Por Francisco R. Villatoro, el 2 enero, 2020. Categoría(s): Astrofísica • Astronomía • Ciencia • Noticias • Podcast Ciencia para Todos (SER) • Recomendación • Science ✎ 3

Te recomiendo escuchar el podcast del episodio T02E16, “La estrella Betelgeuse explotará como supernova”, 02 ene 2020 [09:45 min], del programa de radio “Ciencia para todos”, en el que participo junto a Enrique Viguera (Universidad de Málaga), coordinador de Encuentros con la Ciencia. Esta sección semanal del programa “Hoy por Hoy Málaga” presentado por Isabel Ladrón de Guevara, se emite todos los jueves en la Cadena SER Málaga (102.4 FM) entre las 13:00 y 14:00 horas (no tiene hora fija de emisión en directo, pero suele ser entre las 13:05 y las 13:15).

Para su preparación me he basado en Enrique Joven Álvarez, “¿Guió la buena estrella de Kepler a los Magos?” IAC, 07 ene 2016; Jorge Zuluaga, “El enigma de Betelgeuse”, Siderofilia, SciLogs IyC, 30 dic 2019; y Ethan Siegel, “Is Betelgeuse About To Explode?” Starts With A Bang, 25 Dec 2019. Los interesados en detalles más rigurosos pueden consultar Michelle M. Dolan, Grant J. Mathews, …, David S. P. Dearborn, “Evolutionary tracks for Betelgeuse,” The Astrophysical Journal 819: 7 (2016), doi: https://doi.org/10.3847/0004-637X/819/1/7arXiv:1406.3143 [astro-ph.SR] (12 Jun 2014); G. Meynet, L. Haemmerlé, …, A. Maeder, “The past and future evolution of a star like Betelgeuse,” EAS Publications Series 60: 17-28 (2013), doi: https://doi.org/10.1051/eas/1360002arXiv:1303.1339 [astro-ph.SR] (06 Mar 2013).

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Isabel: Se aproxima la festividad de los Reyes Magos. Según los evangelios los reyes observaron una estrella en el cielo que les guio hasta Belén. En el famoso cuadro de “La adoración de los Magos” de Giotto se representa la estrella de Belén como un cometa. ¿Se observó en aquella época algún cometa en el cielo que podría ser la estrella de Belén?

Francis: El pintor renacentista Giotto pintó “La adoración de los Magos” en el año 1303, justo dos años después del avistamiento del cometa Halley en 1301, que fue su fuente de inspiración. Sabemos que el rey Herodes El Grande murió el año 4 antes de la era común y que Jesucristo nació durante su reinado. La estrella de Belén no pudo ser un cometa, pues el único candidato visible a simple vista en aquella época fue el cometa Halley que se observó el año 12 antes de la era común. No parece razonable que los reyes Magos tardarán unos 7 años en iniciar su viaje hacia Belén. Según los astrónomos, lo más probable es que los reyes observaran una triple conjunción planetaria de Marte, Júpiter y Saturno que ocurrió en el año 7 antes de Cristo.

Isabel: Los evangelistas nos hablan de una estrella que guio a los Reyes Magos. ¿No pudo ser la estrella de Belén que apareció en el cielo resultado de la explosión de supernova?

Francis: La idea de que los Reyes Magos observaron una nueva estrella producto de una supernova fue propuesta por Johannes Kepler. Él mismo observó una nova el 17 de octubre de 1604, aunque ocurrió el 9 de octubre de 1604 en la constelación de Ofiuco. La supernova SN 1604 coincidió con una conjunción planetaria de Júpiter, Saturno y Marte. Kepler calculó que estas conjunciones ocurren cada 800 años, así que tuvo que haber una en la época en la que nació Jesucristo. Kepler intuyó que la estrella de Belén que guio a los tres Reyes Magos tuvo que ser algo similar a lo que él mismo vio en el cielo, la combinación de una supernova con una conjunción planetaria. Pero los estudios actuales de arqueoastronomía indican que no hubo ninguna supernova visible en el cielo en aquella época. Así que se descarta que la estrella de Belén fuera una supernova.

Isabel: En las últimas semanas se está hablando mucho en las redes sociales de la próxima explosión como supernova de la estrella Betelgeuse de la constelación de Orión. Su brillo en el cielo se ha reducido mucho en los últimos seis meses. ¿Se aproxima su explosión como supernova?

Francis: No lo sabemos. En términos astronómicos la explosión como supernova de esta estrella supergigante roja está próxima. Pero no sabemos cuándo ocurrirá exactamente. Podría ocurrir mañana mismo, o en cualquier otro momento de los próximos cien mil años. El brillo de la estrella Betelgeuse es variable. Cuando alcanza su mayor brillo se encuentra en la posición 9 entre las estrellas más brillantes del firmamento. Pero desde julio de 2019 hasta ahora ha bajado su brillo en una magnitud, desde +0.50 hasta +1.50, es decir, ahora es unas 2.5 veces menos brillante que en julio. Así que ha perdido 13 posiciones en el ranking celeste y ahora ocupa el puesto 22 entre las estrellas más brillantes.

Sabemos que su futuro es explotar como supernova, pero no sabemos cuándo ocurrirá. La pérdida de brillo que ha copado mucha atención en redes sociales y medios es un fenómeno que no es tan excepcional. En el siglo XX se han observado varias veces pérdidas de brillo de Betelgeuse tan importantes como la que está ocurriendo ahora mismo, la última en noviembre de 1985, y siempre el brillo se ha recuperado. Así que no parece que el fenómeno que estamos observando indique que su explosión como supernova vaya a ocurrir a lo largo de nuestras vidas.

Betelgeuse es una estrella supergigante roja, que si ocupara la posición del Sol, su superficie, la fotosfera, alcanzaría más allá de la órbita de Júpiter. De hecho, se han obtenido imágenes de su superficie. En ella se observan regiones brillantes y oscuras. Como todas las estrellas su superficie rota, con un periodo de unos 36 años, por comparación, el Sol tarda un mes en rotar sobre sí mismo. Se cree estas regiones brillantes y oscuras son responsables de sus cambios de brillo.

 

Isabel: La estrella Betelgeuse se encuentra en la constelación de  Orión, una de las más brillantes y mejor conocidas en el cielo nocturno del hemisferio norte. ¿Cómo pueden localizarla nuestros oyentes en el cielo nocturno?

Francis: Durante las noches de invierno es muy fácil localizar la constelación de Orión que tiene forma de trapecio con tres estrellas alineadas en su parte central, conocidas como “Las Tres Marías” o incluso como “Los Tres Reyes Magos”. La estrella más brillante de Orión, Rigel, situada en el pie izquierdo de Orión, es una supergigante blanco-azulada que se observa abajo a la derecha del cinturón. La estrella Betelgeuse, situada en el hombro derecho de Orión, es una supergigante roja que se observa arriba a la izquierda del cinturón.

Para confirmar que se ha observado a Orión basta seguir la línea recta imaginaria que va desde el cinturón de Orión hacia la izquierda se encuentra Sirio, la estrella más brillante de nuestro cielo, y si se sigue hacia la derecha se encuentra Aldebarán, la más brillante de la constelación de Tauro, y aún más allá se encuentran las Pléyades, un cúmulo estelar de estrellas jóvenes de color azul muy fácil de reconocer.

Isabel: La estrella Betelgeuse acabará explotando como supernova. Esta estrella tan brillante está muy cerca de nosotros, ¿será peligroso para nosotros o para la vida en la Tierra?

Francis: Betelgeuse es una estrella cercana a nosotros, aunque tenemos mucha incertidumbre en su distancia. El método de la paralaje, ver cómo cambia la posición en el cielo de Betelgeuse conforme la Tierra orbita el Sol, se ha estimado en 7 milisegundos de arco; pero Betelgeuse es una estrella supergigante roja y en el cielo tiene un tamaño aparente de casi 50 milisegundos de arco. Así que tenemos mucho error en la medida de la distancia de Betelgeuse, que podría estar entre 400 y 800 años luz, pongamos unos 600 años luz de distancia.

No conociendo bien la distancia, tampoco conocemos bien su masa, que podría estar entre 15 y 25 masas solares, pongamos unas 20 masas solares. Con esa masa Betelgeuse explotará como supernova de tipo IIP, es decir, como la SN 1987A que explotó en la Gran Nube de Magallanes (demasiado lejos para ser visible a simple vista). Sabemos mucho sobre estas supernovas y sabemos que son peligrosas para la vida a distancias menores de 50 años luz, así que la vida en la Tierra está a salvo.

Isabel: Francis, imagina que mañana explota Betelgeuse como supernova, ¿qué veríamos en el cielo?

Fancis: Primero se vería un corto y fuerte fogonazo con un brillo máximo de la estrella con una magnitud de -12.4 (similar a la de la Luna llena). Este brillo se iría reduciendo durante las semanas siguientes, pero sería suficiente para que pudiéramos leer a la luz de Betelgeuse y ver sombras. Más aún, Betelgeuse sería visible incluso durante el día. Al cabo de unos meses desaparecería primero del cielo diurno y después también del cielo nocturno. Con un telescopio, a lo largo de los años se observaría una nebulosa con forma más o menos esférica, con un rosario de puntos brillantes, que iría creciendo de tamaño con el tiempo; el remanente de la supernova sería un espectáculo impresionante pero habría que usar un telescopio para verlo.

Isabel: Despedida y coda final.

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Isabel: Has comentado que las estrellas supergigantes rojas como Betelgeuse tienen un brillo variable. ¿Cuál es la causa de estas variaciones del brillo?

Francis: Todas las estrellas presentan ciclos, como el ciclo solar de unos 11 años, que controla el número de manchas en la superficie del Sol. Las estrellas supergigantes rojas tienen una variabilidad mucho más fuerte, porque presentan una convección muy intensa en su superficie, con manchas oscuras y brillantes mucho más grandes que las del Sol; como Betelgeuse es tan grande hemos podido fotografiar dichas manchas con nuestros telescopios. Se han observado dos ciclos en la variación del brillo de Betelgeuse: uno de aproximadamente 1 año y otro de unos 6 años. El gran descenso del brillo que estamos observando a finales de 2019 parecer ser debido a que han coincidido los mínimos de ambos ciclos.

Además, los cambios de brillo de Betelgeuse incluyen erupciones de masa coronal; se estima que en los últimos 1000 años esta estrella ha perdido una masa equivalente a 2 planetas Júpiter. La razón es que está en la “rama de supergigante roja” fusionando helio para formar carbono. Suponiendo que tiene 20 masas solares y que consume helio aún le queda una vida de entre 100.000 y 1 millón de años. Cuando acabe de consumir el helio, fusionará carbono, podría quemar todo su carbono en menos de mil años; pasaría a quemar oxígeno durante menos de un año y luego en menos de 1 día estallaría como supernova.

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3 Comentarios

  1. ¿No somos capaces de predecir el futuro preciso de Betelgeuse y queremos creer que comprendemos el origen y evolucion del Universo? La nueva década que inauguramos posiblemente verá caer la ficción del modelo cosmológico de consenso, descanse en paz. ¡¡ Feliz año 2020 al autor de este blog y a todos sus lectores !!

    1. Jesús, el problema es que no podemos estudiar el núcleo de Betelgeuse (en un futuro se hará con neutrinos) y que tenemos una imagen muy borrosa de la superficie de esta estrella (unas manchas claras y oscuras y poco más); con tan poca información la predicción es difícil en extremo. Futuros instrumentos aclararán mucho la situación. Compara las imágenes de Plutón del Hubble con las de New Horizons, quién iba a predecir tanta belleza.

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