Las supernovas son explosiones cósmicas masivas asociadas habitualmente a la muerte de una estrella. Estas explosiones son tan brillantes y potentes que pueden ser vistas a través de grandes distancias (podemos ver supernovas que se han producido en galaxias distantes) y pueden ser utilizadas como herramientas para medir la expansión del universo. Estos fenómenos no solo son espectaculares desde el punto de vista visual, sino que actúan como las «fábricas» de los elementos químicos pesados (como el hierro, el oro o el uranio) que componen los planetas y a nosotros mismos.
Desde una perspectiva técnica, una supernova es el colapso estructural o la detonación termonuclear de una estrella cuando se rompe su equilibrio hidrostático. El equilibrio hidrostático es el combate diario de una estrella. Por un lado, la gravedad empuja todo el gas hacia el centro (quiere aplastar la estrella). Por otro lado, la energía de las reacciones nucleares del núcleo empuja hacia fuera. Si la energía nuclear se agota, la gravedad gana y la estrella se desploma sobre sí misma, provocando la explosión.
Aunque no son fenómenos muy frecuentes tienen la ventaja de que podemos captarlas con telescopios de aficionado y existen grupos específicos formados por astrónomos profesionales y amateurs que avisan de la aparición de nuevas supernovas. Además, también existe la posibilidad de que nosotros mismos, durante nuestras observaciones amateur detectemos una supernova todavía no descubierta.
Cuando se produce una supernova se distingue un punto brillante dentro de una galaxia que aumenta espectacularmente de brillo durante unos días y luego comienza a disminuir.
Tipos de supernovas: La clave está en el Hidrógeno
Históricamente, las supernovas se clasifican según las líneas químicas que aparecen en su luz. La primera gran división se basa en la presencia o ausencia de hidrógeno.
1. Supernovas de Tipo I (Sin Hidrógeno)
- Tipo Ia (Detonación por acreción): Ocurren en sistemas binarios (dos estrellas que orbitan juntas) donde una de ellas es una enana blanca (el cadáver denso de una estrella tipo Sol) y la otra es una estrella gigante. La enana blanca absorbe material de su compañera (acreción) hasta que alcanza el Límite de Chandrasekhar (1.44 masas solares). En ese punto, la presión es tanta que se desencadena una fusión termonuclear descontrolada que destruye la estrella por completo. Debido a que siempre explotan con la misma masa, su brillo real es idéntico, lo que las convierte en candelas estándar (herramientas para medir distancias en el universo profundo).
- Tipo Ib y Ic: Son estrellas masivas que han perdido sus capas externas de hidrógeno (y helio, en el caso de las Ic) debido a fuertes vientos estelares antes de colapsar.
2. Supernovas de Tipo II (Con Hidrógeno)
- Son el resultado del colapso del núcleo de estrellas supergigantes que tienen al menos 8 veces la masa de nuestro Sol. Cuando el núcleo de la estrella fusiona elementos hasta llegar al hierro, ya no puede producir más energía. El núcleo se colapsa instantáneamente, convirtiéndose en una estrella de neutrones o un agujero negro, mientras que las capas externas rebotan y salen despedidas al espacio a miles de kilómetros por segundo.
En ambos casos, las supernovas son eventos muy violentos que liberan una cantidad enorme de energía. Esta energía es suficiente para hacer visible el fenómeno durante varias semanas o incluso meses. Además, las supernovas son responsables de la creación de elementos más pesados en el universo, ya que la energía liberada por la explosión es lo suficientemente intensa como para fusionar átomos y crear por ejemplo elementos como el cloro, el potasio o el calcio.
Cómo observar supernovas: Del patio de casa a la ciencia ciudadana
A diferencia de los planetas, las supernovas aparecen de imprevisto en galaxias lejanas. Su observación se divide en dos disciplinas:
1. Observación Visual y Fotométrica
Para el astrónomo amateur, el juego consiste en la búsqueda y el seguimiento fotométrico (medición del brillo a lo largo del tiempo).
- Técnica de parpadeo (Blinking): Consiste en tomar una fotografía de una galaxia y compararla con una imagen de archivo de esa misma galaxia. Al alternar rápidamente entre ambas imágenes, si aparece un «punto nuevo» que antes no estaba, se ha detectado una candidata a supernova.
- Curvas de luz: Medir cómo varía el brillo (magnitud) con el paso de los días utilizando filtros estandarizados (Johnson-Cousins V, R, I). Las Tipo Ia, por ejemplo, tienen un pico de brillo muy rápido y un declive suave y predecible.
2. Espectroscopía: El ADN de la explosión
Si la fotometría nos dice cuánta luz emite, la espectroscopía nos dice qué pasa dentro de la explosión. Consiste en descomponer la luz de la supernova mediante un prisma o una red de difracción.
Una red de difracción es un componente óptico (como las ranuras microscópicas de un CD) que separa la luz en los colores del arcoíris. Al hacerlo, revela líneas oscuras o brillantes (líneas de absorción y emisión) que funcionan como las huellas dactilares de los elementos químicos.
Al analizar el espectro de una supernova, los astrónomos estudian dos factores críticos:
- Composición Química: Si el espectro muestra una línea profunda a los 615 nanómetros, sabemos que hay silicio ionizado, lo que confirma inmediatamente que es una supernova de Tipo Ia. Si muestra las líneas de la Serie de Balmer, hay hidrógeno, confirmando que es de Tipo II.
- Efecto Doppler Estelar: Debido a la tremenda velocidad de la explosión, el gas se mueve hacia nosotros a unos 10,000 o 20,000 km/s. Esto provoca que las líneas del espectro se desplacen hacia el color azul (blueshift). Midiendo este desplazamiento, se puede calcular la energía exacta y la velocidad de expansión de la supernova.
Actualmente, gracias a espectrógrafos comerciales de bajo coste (como el Alpy 600 o el StarAnalyser), los astrónomos aficionados equipados con telescopios de tamaño medio (a partir de 20 cm de apertura) pueden obtener espectros científicos de supernovas brillantes en galaxias cercanas, colaborando directamente con la base de datos de la UAI (Unión Astronómica Internacional).
¿Cuáles han sido las mayores supernovas?
Durante la historia se han producido grandes supernovas que han sido visibles incluso a simple vista como por ejemplo la que se produjo en el año 1054, registrada por astrónomos chinos y árabes y que dio como resultado la actual Nebulosa del Cangrejo o M1.
Recientemente y con potentes instrumentos científicos se han registrado las mayores supernovas hasta la fecha:
SN2016aps en 2016 alcanzó una magnitud aparente de 18.11 lo que corresponde a una magnitud absoluta de ?22.35.
ASASSN-15lh en junio de 2015 estalló a 3.800 millones de años luz de la Tierra y alcanzó una magnitud aparente de 16.9 y una magnitud aparente de ?23.5.
¿Se han registrado supernovas en nuestra galaxia?
Pues si, se han registrado varias supernovas en nuestra galaxia (la Vía Láctea) a lo largo de la historia, aunque la última observada a simple vista ocurrió hace más de cuatro siglos. Se trata de SN 1604 o «La supernova de Kepler», detectada en la constelación de Ofiuco el 9 de octubre de 1604.
Los astrónomos y antiguos observadores registraron varias explosiones estelares notables en nuestra propia galaxia que fueron visibles sin telescopios:
- SN 1006: Ocurrió en el año 1006 en la constelación de Lupus y fue descrita por cronistas de diversas partes del mundo como el objeto estelar más brillante de la historia.
- SN 1054: Registrada por astrónomos chinos y árabes, dio origen a la famosa Nebulosa del Cangrejo en la constelación de Tauro.
- SN 1181: Otra explosión documentada en registros históricos medievales en la constelación de Casiopea.
- SN 1572: La supernova de Tycho, observada por el famoso astrónomo Tycho Brahe.
