Nueva visión de la muerte de estrellas masivas con estudio de estallidos de rayos gamma

Imagen de GRB130831A tomada con el Liverpool Telescope situado en el observatorio del Roque de los Muchachos. La posición de la explosión estelar está indicada en el centro de la imagen. Este evento tuvo lugar aproximadamente a 4.9 mil millones de años-luz. / UPV/EHU

Un consorcio internacional, en el que participan la Universidad del País Vasco (UPV/EHU), Ikerbasque y el CSIC, ha publicado en un solo artículo un compendio de los datos obtenidos tras el estudio simultáneo de tres supernovas y de sus correspondientes brotes de rayos gamma (GRB, por sus siglas en inglés), lo que ha permitido constatar estadísticamente que las supernovas asociadas a GRB emiten mayores cantidades de níquel respecto a las que no lo están.

En el trabajo, centrado en el trío GRB 120729A, GRB 130215A y GRB 130831A, han participado investigadores de 19 países y se han empleado 13 telescopios distribuidos por todo el mundo. Los resultados se han publicado en la revista Astronomy & Astrophysics, en un solo artículo que compendia tres GRB asociados a tres supernovas, lo que supone un salto cualitativo y cuantitativo en el número de supernovas que se han relacionado con los estallidos de rayos gamma.

La calidad de los datos obtenidos en una de las supernovas ha permitido conocer propiedades de la estrella de neutrones que se formó en la explosión.  En concreto, se pudo estimar que la estrella de neutrones se comporta como una peonza gigante de varios kilómetros de radio con un alto periodo de  rotación (12 milisegundos) y un intenso campo magnético (100 billones de Gauss, siendo el campo magnético de la Tierra de tan solo de medio Gauss).

El estudio de la asociación de un GRB con una supernova requiere de un gran esfuerzo internacional, ya que es necesario que telescopios de diversos observatorios monitoricen la evolución del brillo durante meses. Esto explica que después de once años de la primera asociación GRB-supernova solo se hayan publicado en la literatura internacional contadísimos casos.

Estrellas ‘pequeñas’ y estrellas ‘masivas’

Desde hace décadas es bien conocido por los astrofísicos que las estrellas nacen, se desarrollan y mueren de diversas formas. Han sido muchos los estudios que se han realizado en este campo y que ayudan a entender los mecanismos por los cuales las estrellas concluyen sus vidas. Así se sabe que las estrellas ‘pequeñas’ (con masas inferiores a 9 veces la masa del Sol aproximadamente) acaban plácidamente sus vidas, extinguiéndose lentamente en la misma forma que un metal incandescente va enfriándose.

El Sol pertenece a este tipo de estrellas, que puede vivir un largo periodo de tiempo (hasta aproximadamente 10.000 millones de años) antes de extinguirse definitivamente. Las estrellas ‘masivas’ (con masas superiores a 10 masas solares aproximadamente) sufren sin embargo vidas mucho más agitadas. Tras una corta vida de, como mucho, 30 millones de años, estas estrellas de gran masa explotan violentamente en forma de supernova.

Una supernova es simplemente el resultado de una compleja explosión de forma esférica que ocurre cuando la estrella agota su combustible nuclear. Está bien establecido por los astrofísicos que en el interior de dichas explosiones se origina un objeto central de altísima densidad. El objeto central remanente de la explosión puede consistir en una estrella de neutrones o en un agujero negro, dependiendo de la masa de la estrella. La densidad de estos objetos es tan alta que equivale a concentrar en un grano de arena toda la masa de un avión comercial.

El Grupo de Ciencias Planetarias de la UPV/EHU e kerbasque han participado en este trabajo a través de la Unidad Asociada que el Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA, CSIC), creó auspiciada por Euskampus en la Escuela Técnica Superior de Ingeniería (ETSI, Bilbao). La unidad, con acceso a los mejores telescopios del mundo, está liderada por el catedrático Agustín Sánchez Lavega y el investigador del CSIC Javier Gorosabel, ambos en la ETSI.