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Tipos de Supernovas

Explosiones silenciosas

Si estuvieras en el espacio, la explosión de una supernova sería tan fuerte como el sonido del silencio. A pesar de la naturaleza masiva y violenta de todo esto, la explosión de la supernova es silenciosa. Esto se debe a que el espacio es un vacío cercano, y las ondas sonoras no pueden viajar a través de un vacío. Pero definitivamente se puede ver una, y la forma en que se observan las supernovas ayuda a clasificar sus diferentes tipos. Esa clasificación es de lo que se tratará esta lección.

Supernovas Tipo II
Una enorme explosión estelar, una supernova, puede ser más brillante que una galaxia entera por un breve tiempo. Puede que sea silencioso, pero seguro que es brillante. La luz que se aleja de una supernova puede ser leída por detectores especializados aquí en la Tierra para producir un espectro, que para los propósitos de esta lección puede ser recordado como un arreglo de colores en orden de longitud de onda.

Un espectro puede haber añadido o perdido líneas de colores que indiquen a los astrónomos las diferentes composiciones de la materia desde las cuales las luces vinieron o pasaron. Y por “composición” me refiero a la materia de la que está hecha la estrella. Es como un código de barras en la etiqueta de un producto que le dice a una máquina lo que el producto es en realidad. En nuestro caso, cuando una estrella masiva está a días de la explosión de una supernova, está compuesta de muchas cosas diferentes, desde hidrógeno en las capas más externas hasta hierro en su núcleo.

La mayoría de las estrellas que son ocho o más veces la masa de nuestro sol mueren como una Supernova Tipo II. Una Supernova Tipo II es una supernova que está clasificada como teniendo líneas de hidrógeno en su espectro que son hechas por la explosión de una estrella muy grande. Las líneas de hidrógeno vienen de las capas externas de la estrella ricas en hidrógeno a medida que la estrella explota.

Supernovas de tipo Ia
Pero hay otros tipos de supernovas. Una Supernova Tipo I es un tipo de supernova sin líneas de hidrógeno en su espectro. ¿Cómo puede ocurrir esto si acabo de decir que las capas externas de la estrella son ricas en hidrógeno? Bueno, hay dos maneras. La primera es una explosión de supernova que resulta del colapso de una enana blanca, llamada Supernova Tipo Ia. Una enana blanca es un remanente de una estrella que no era lo suficientemente grande como para forzar la ignición de la fusión de carbono para obtener energía.

Para entender cómo ocurre una Supernova Tipo Ia, también necesitas conocer un término llamado el Límite de Chandrasekhar. El Límite de Chandrasekhar es igual a cerca de 1.4 masas solares, y nos dice que todas las enanas blancas estables deben ser más pequeñas que 1.4 masas solares. Esto significa que las estrellas más masivas que 1,4 masas solares sólo pueden convertirse en enanas blancas si se despojan de masa a medida que evolucionan, y sabemos que esto ocurre y ayuda a explicar por qué las estrellas de masa media de más de ocho masas solares pueden convertirse en enanas blancas.

Esta pérdida de masa puede ser imaginada como una estrella que básicamente se desdobla de muchas capas de ropa, como lo haría una persona cuando entra del frío. Pero si una enana blanca está en un sistema binario – un sistema donde dos estrellas se rodean una a la otra alrededor de un centro de masa común – puede exceder este límite, lo que lleva a su colapso. Esto sucede a través de la transferencia de masa, donde la enana blanca gana masa de la otra estrella del sistema.

A diferencia de las estrellas masivas que tienen un núcleo inútil rico en hierro, una enana blanca tiene combustible utilizable a través de su interior de oxígeno y carbono. Es sólo que no era lo suficientemente grande antes de la transferencia de masa como para encenderla, pero a medida que la enana blanca comienza a colapsar después de la transferencia de masa, su temperatura y densidad aumentan y el núcleo comienza a fusionarse y explota a partir de entonces.

Es como si una persona realmente grande pusiera sus muchas capas de ropa pesada sobre una persona mucho más pequeña, una que apenas puede manejarlos para empezar porque son muy pequeños. Esto lleva a su colapso aplastante. O puedes pensar en una enana blanca como una mina de presión que explota cuando se le pone demasiado peso, ya que su material explosivo previamente inerte se enciende con una mecha que se dispara para que se encienda con el peso recién encontrado.

En cualquier caso, la explosión es tan violenta que en un momento dado, la Supernova Tipo Ia puede ser más brillante que una Supernova Tipo II. La razón por la que una Supernova Tipo Ia no tiene líneas de hidrógeno es porque una enana blanca tiene cantidades insignificantes de hidrógeno.

Supernovas Tipo Ib
Menos comúnmente, una Supernova Tipo Ib puede ocurrir en un sistema binario. Una Sueprnova tipo Ib es una explosión de una estrella masiva después de haber perdido sus capas externas de hidrógeno y desarrollado un núcleo de hierro. Ya que la estrella perdió su hidrógeno antes de la explosión, esperamos que no ocurra ninguna línea de hidrógeno. La forma en que ocurre esta supernova es bastante simple.

En un sistema binario, la estrella más masiva perderá sus capas externas, que son ricas en hidrógeno, a la otra estrella en el sistema al transferir su materia. Las partes restantes de la estrella más masiva desarrollan un núcleo de hierro inútil, un callejón sin salida para la estrella, conduciendo a su colapso y explosión, según la lección sobre la supernova, cómo explotan las estrellas masivas. En esencia, una Supernova Tipo Ib es como una Supernova Tipo II, pero una que ya no tiene hidrógeno.

Como nota al margen, más recientemente los astrónomos han reconocido una Supernova Tipo Ic, una supernova desprovista de hidrógeno y helio en su espectro. Todavía hay algún debate en la comunidad científica acerca de cuán diferentes son realmente las supernovas Tipo Ib y Tipo Ic, pero lo dejaremos así para esta lección.

Ayudas para la memoria
Como hay tantos tipos diferentes, les ofreceré mi propia manera de recordar las diferencias entre estas supernovas. Las Supernovas Tipo II son nuestras supernovas por defecto: lo tienen todo, incluyendo esas líneas de hidrógeno. Usando matemáticas básicas, para obtener de dos a uno, tienes que restar uno de dos, aunque una cosa que restamos de un Tipo II para llegar a un Tipo I es hidrógeno, así que a las Supernovas Tipo I les falta hidrógeno, pero las razones difieren para un Tipo Ia versus una Supernova Tipo Ib.

Una estrella destinada a ser un Tipo Ib es más grande que un tipo Ia y pierde hidrógeno a su estrella compañera. Debido a que es tan grande, el Tipo Ib quiere ser como una Supernova Tipo II, y por lo tanto muere de una manera similar. Usando eso, sabemos que el Tipo Ia es más pequeño que el más grande Tipo Ib y quiere ser más grande como su hermano mayor desviando la materia de su estrella compañera. Pero es demasiado pequeño para soportar toda esa masa y se derrumba mientras se intenta llevar todo ese peso extra.

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