La supernova més lluminosa mai detectada

Astronomia: Situada a 238 milions d'anys-llum, a la galàxia NGC 1260 (que, tota sencera, no té més que una magnitud aparent de 14), la supernova 2006gy tan sols podia ser observada a través de telescopis potents. Registrada a partir d'imatges preses el 18 de setembre del 2006, aviat hom s'adonà del caràcter excepcional del fenomen. Els càlculs de magnitud absoluta deixaven endarrera les supernoves més potents abans descobertes. Fins i tot a hores d'ara, quan des de començaments de desembre del 2006 inicià el declivi, depassa encara en magnitud absoluta qualsevol altre estel de qui es tingui notícia. Es calcula que la supernova 2006gy es correspon a un estel amb una massa de 3·1032 kg (150 masses solars). Eta Carinae, a tan sols 7.500 anys-llum, té una massa de 2·1032 kg. Si Eta Carinae hagués d'esclatar com a supernova en un futur proper assoliria una magnitud aparent de -7,5. Prou gran com per veure-la amb claredat a plena llum del dia, prou gran com per fer projectar ombres als objectes o per desafiar la nit.[@more@]

A l'esquerra veiem una imatge de la regió del cel que ocupa NGC 1260. A la dreta tenim dues imatges ampliades del nucli d'aquesta galàxia: una imatge d'infrarojos del Lick Observatory que ens mostra com la supernova 2006 gy arriba a eclipsar les emissions del centre galàctic, i una imatge de raigs X del telescopi orbital Chandra, on es mostra que les emissions de la supernova gairebé igualen les de tot el centre galàctic. (El muntatge de les tres imatges fou seleccionat com a Imatge Astronòmica del Dia)

La supernova 2006gy, en una galàxia molt i molt llunyana

La galàxia NGC 1260, també catalogada com a PGC 12219, la podem veure a la constel·lació de Perseu. Veure és un dir, és clar. La seva magnitud aparent és de 14.3 i les dimensions angulars són de 1' 06'' de llarg i de 0' 30'' d'ample. Es tracta d'una galàxia espiral de tipus S0 o Sa (és a dir, amb els braços no gaire desplegats). A partir del desplaçament al vermell de les línies espectrals de les seves emissions (0.02), hom dedueix una velocitat relativa d'allunyament de 5,7·103 m/s. S'estima la seva distància en 238 milions d'anys-llum.

.

NGC 1260 és una galàxia on predomina una població d'estels vells i amb una metal·licitat similar a la del nostre Sol (on un 1,6% de la massa es deguda a elements diferents de l'hidrogen i de l'heli). Això contrasta amb les poblacions d'estels que trobem en la nostra galàxia: una població II d'estels vells i de baixa metal·licitat, i una població I d'estels joves d'alta metal·licitat (a la qual pertany el nostre Sol). Així podem dir que la NGC 1260 és una galàxia madura. No obstant això, encara s'hi observen en aquesta galàxia regions riques en hidrogen monoatòmic ionitzat (H+) o regions Hii, on tindria lloc la formació de nous estels.

És en el veïnatge d'una d'aquestes regions Hii de la perifèria galàctica, on s'ha escaigut la supernova 2006gy. Les xifres són impressionants. Entre el setembre i el desembre del 2006, aquest estel assolí una magnitud aparent de 15, és a dir que un 25% de la lluminositat de la galàxia es corresponia a aquest únic estel. I si, per comptes de considerar la lluminositat general, hom es fixa en les emissions d'infraroig, les de l'estel superaren al del conjunt del centre galàctic, i gairebé també ho feren les emissions de raigs X. Observatoris superficials com el Lick (d'infrarojos) o observatoris orbitals com el Chandra (raigs X) ens permeten de reconstruir la seqüència dels esdeveniments. Fins i tot en l'actualitat, quan ja fa cinc mesos que la lluminositat declina, la supernova 2006 gy és l'objecte estel·lar amb la magnitud absoluta més gran mai registrada.

La magnitud absoluta màxima de la 2006 gy fou de -22. Això vol dir que si la supernova hagués tingut lloc a la veïna galàxia de l'Andròmeda, hauria tingut una magnitud aparent de 2 i seria un estel clarament visible fins i tot en els contaminats cels de les nostres ciutats. Però si hagués tingut lloc, per exemple, a uns 8 anys-llum (la distància a la que es troba Sírius, l'estel de magnitud aparent més gran del nostre cel), la seva lluminositat hauria estat pràcticament comparable a la del Sol.

Des d'un punt de mira energètic, el pic de lluminositat es correspon a una potència de 3·1037 watts. En els primers dos mesos de l'explosió (corresponents a les observacions d'octubre-novembre del 2006) l'energia total emesa fou de 1,1·1044 J. Tota aquesta energia ha de sorgir del consum de massa estel·lar i es calcula que en els darrers 10 anys abans de l'explosió, l'estel hauria anat perdent massa a un ritme de 6·1021kg/segon.

Una última consideració. Quan diem que la supernova 2006 gy tingué lloc en els darrers mesos de l'any 2006 i les primeres setmanes del 2007, ens referim a que fou llavors que ens arribaren les emissions corresponents. Aquestes emissions han hagut de recòrrer un espai corresponent a 2,3·1024 m en 7,5·1015 s (és a dir, en 238 milions d'anys). Dit d'una altra manera, de la NGC 1260 nosaltres veiem les llums emeses fa 238 milions d'anys. I similarment, si existeixen i en tenen ganes, els astrònoms hipotètics dels vells planetes de la NGC 1260 veuen la nostra galàxia tal com era fa 238 milions d'anys, quan a la Terra s'inicia no feia gaire l'era mesozoica.

De noves, supernoves i hipernoves

Hem parlat de magnituds aparents i absolutes. La magnitud aparent indica la lluminositat d'un objecte tal com es veu a ull nu o a través d'un telescopi. La magnitud absoluta informa que la magnitud aparent que tindria un objecte si es trobés a una distància fixa de 10 parsecs (32,6 anys-llum o 3,1·1017 m). L'escala de magnitud aparent remunta a l'època d'Hiparc (190-120 a.C.), i fou recollida per Ptolomeu (85-165) a l'Almagest. Segons aquesta escala els estels es poden dividir en sis magnituds: 1, 2, 3, 4, 5 i 6. En l'escala moderna es fixaran les proporcions i s'estendran per cobrir la lluminositat de Venus, de la Lluna i del Sol i per cobrir els nous objectes de que aniran posant de manifest els telescopis.

Per Ptolomeu, la lluminositat i color d'un estel era quelcom intrínsec i immutable. Avui sabem que, de la mateixa forma que els estels fixes es desplacen poc o molt amb el transcòrrer dels anys o de les dècades, també pot variar-ne la lluminositat i la color. Hom considera variable qualsevol estel que mostri fluctuacions de magnitud aparent superiors al 0,1% en un període promediat d'11 anys.

Fins a l'època de la revolució científica del tombant dels segles XVI i XVII, els astrònoms europeus no van poder identificar l'existència d'estels variables. El paradigma de la immutabilitat dels cels, tan útil pels astrònoms babilonis i grecs, els havia atenallat les observacions en aquest sentit. En canvi, els astrònoms xinesos eren molt més conscients de fenòmens com ara els estels nous o noves.

La paraula nova s'estenia originalment a qualsevol estel que assumís durant un temps (setmanes, mesos o anys) una lluminositat superior a la que tenia inicialment (que podia ser tan baixa com perquè no fos visible a ull nu). Avui dia, però el concepte de nova es restringeix a sistemes estel·lars binaris integrats per un estel de fusió i un nan blanc. Si la distància entre els dos estels és prou petita, el nan blanc pot arrossegar material de l'altre estel. Aquest material estel·lar, en contactar amb la superfície del nan blanc assoleix temperatures de 2·107 K, i s'inicien reaccions nuclears que són les provoquen un fort augment de la lluminositat del sistema durant 25-80 dies. La taxa de noves en la Via Làctia és de 40 per any. Hi ha casos de noves recurrents, com ara RS Ophiuchi, que ha entrat en erupció en sis ocasions registrades (1898, 1933, 1958, 1967, 1985 i 2006), passant d'una magnitud aparent de 12,5 a una de superior a 5. L'última nova que, en erupció, va competit en lluminositat amb els estels més lluents fou V1500 Cygni, detectada el 29 d'agost del 1975 i que va arribar a igualar la magnitud de Deneb durant unes setmanes.

Les supernoves són explosions estel·lars que resulten de l'evolució d'estels massius. En temps històrics hi ha hagut sis observacions de supernoves:

– L'any 185 d.C., en la regió del cel corresponent a la constel·lació del Centaure, cronistes xinesos registraren un nou estel, que fou visible durant 8 mesos. En el seu pic fou més brillant que qualsevol altre estel o que Venus. Un fenomen així no pot passar desaparecebut a gairebé ningú, però els astrònoms de l'Imperi Romà no en diuen res, potser per considerar-lo un fenomen purament meteorològic.

– Pels volts del primer de maig del 1006 d.C., hom observà un nou estel entre les constel·lacions de Centaure i de l'Escorpí (corresponent a la constel·lació xinesa de Di). A més de quedar registrada en les cròniques xineses, també en parlen autors àrabs i francs. Va assolir una magnitud aparent de -7,5.

– La supernova del 1054 fou registrada per astrònoms xinesos i àrabs. Durant 23 dies, des de la constel·lació del Bou, l'estel fou prou potent com per il·luminar la nit (magnitud aparent de -6). Els xinesos seguiren el declivi de l'estel fins que va deixar de ser visible, 653 dies després de la primera observació.

– La supernova del 1181 no fou tan espectacular. Va aparèixer a la constel·lació de Cassiopeia i únicament la gent un xic familiaritzada amb la disposició dels estels podia identificar la presència d'un nou estel de magnitud -1 a principis d'agost del 1181. Els astrònoms xinesos i japonesos en prengueren nota i la seguiren durant els 185 dies que fou visible.

– La supernova de 1572 també va aparèixer a la constel·lació de Cassiopeia. A principis de novembre ja era visible. El dia 6 en parla Wolfgang Schuler, i el dia 11 en pren nota Tycho Brahe (1546-1601). Va arribar a una magnitud de -4, depassant qualsevol altre estel però sense exagerar.

– La supernova de 1604 va aparèixer a la constel·lació d'Ofiüc, concretament en el peu d'aquest asterisme. El 9 d'octubre ja havia quedat registrada per alguns astrònoms, i el 17 d'octubre l'observa Johannes Kepler (1571-1630) que en farà un seguiment acurat. Va assolir una magnitud aparent màxima de -2,5.

L'estudi de romanents de supernoves ha identificat quatre explosions que haurien tingut lloc en temps prehistòrics. També s'ha posat de manifest que a finals del segle XVII devia haver-hi hagut una darrera supernova a la nostra galàxia que no va poder ser observada a ull nu. Contràriament, el 1987 es va poder observar a ull (magnitud aparent màxima de 3) una supernova a la veïna galàxia del Gran Núvol de Magalhaes.

Amb la potència de telescopis moderns el llistat de supernoves que s'observen cada any és ben ample. És així com s'ha pogut fer una classificació: tipus Ia, tipus Ib i Ic i tipus II.

Dins d'aquesta classificació, la supernova 2006gy té característiques del tipus IIn i Ia. D'una banda en l'espectre d'emissió apareix la línia Si II (corresponent a silici ionitzat), com es correspondria a un tipus Ia, però apareixen les línies d'hidrogen del tipus II. De l'altra les línies d'emissió són estretes, corresponent a una velocitat d'expulsió de material relativament baixa (tipus Iin). Hom pensa que la inestabilitat de parells electró-positró genera la caiguda de pressió que desencadena el col·lapse gravitatori de l'estel i la ràpida explosió termonuclear. Per estels tan massius hom ha proposat la qualificació d'hipernova.

La producció de parells d'electrons i positrons pot produir una davallada sobtada de la pressió interior d'un estel hipergegant. Sense la contraforça de la pressió, l'enorme massa de l'estel pot col·lapsar i originar un augment violent de la taxa de reaccions termonuclears.

Eta Carinae: passat, present i futur d'un estel hipergegant

D'estels més o menys propers candidats a explosionar com a supernoves hi ha una llista ben considerable. Però en parlar de la SN 2006gy, les mirades s'han centrat en Eta Carinae.

Eta Carinae té una massa similar a la de l'estel que ha originat la SN 2006gy. Situada en la constel·lació de Carina no és visible des de latituds al nord del paral·lel 27ºN. No fou catalogada fins el 1677, pel jove Edmond Halley (1656-1742), quan s'estava a Santa Elena. Halley li va atribuir una magnitud de 4, però el 1730 els observadors assenyalaven que gairebé era l'estel més brillant de la constel·lació. El 1782, en canvi, havia tornat a una magnitud amb prou feines visible a ull nu. A partir del 1820 experimentà una nova fase d'augment de la lluminositat, que arribà a un pic l'abril del 1843: amb una magnitud aparent de -0.8 era l'estel més brillant del cel després de Sírius. Després d'aquest pic tornà a declinar fins a arribar a una magnitud de 8 entre 1900 i 1940. Des de llavors augmentà progressivament fins el 1998-1999, quan duplicà sobtadament la seva lluminositat. El 2000 havia assolit una magnitud de 6,21 i el 2006 ja reentrava en el rang dels estels visibles a ull nu (4,7).

Aquestes anades i tornades, fan que Eta Carinae sigui inclosa entre els estels variables blaus lluminosos. Són estels hipergegants, que freguen els límits de massa que pot assolir un estel. Eta Carinae es troba situada a 7.500-8.000 anys-llum de distància. Es va formar fa uns 3 milions d'anys a la nebulosa NGC 3372, una de les regions de formació estel·lar més amples de la galàxia. Ejeccions procedents d'aquest estel donaren lloc el 1841 a la nebulosa de l'homuncle.

L'entorn d'Eta Carinae queda emmarcat per la nebulosa de l'homuncle, resultat de les ejeccions de material del 1841 (pels volts del darrer pic de lluminositat de l'estel). Ejeccions anteriors han donat lloc a la nebulosa del pany de clau

Els màxims de 1730 i el 1843 són allò que els astrònoms anomenen "supernova impostora", en el sentit que les explosions no comportaren la fi de les reaccions nuclears a l'interior de l'estel. Des del 1998 es viu un altre període de fort augment, però és difícil saber quin serà el resultat. Arribarà a un pic similar als del 1730 o el 1843, o bé esclatarà definitivament com a supernova? I si ho fa, és qüestió d'anys o de dècades?.

Situada a 7.500 anys-llum, una supernova a Eta Carinae assoliria una magnitud aparent de -7,5, comparable a les supernoves dels anys 185 i 1006. Però més que la llum visible, preocuparien les emissions de raigs gamma ja que, si bé l'atmosfera atenuaria els efectes sobre la superfície del nostre planeta, podrien haver danys de consideració per les persones i maquinària situades a l'espai exterior.

Lligams:

SN 2006gy: An Extremely Luminous Supernova in the Galaxy NGC 1260. E. O. Ofek, P. B. Cameron, M. M. Kasliwal, A. Gal-Yam, A. Rau, S. R. Kulkarni, D. A. Frail, P. Chandra, S. B. Cenko, A. M. Soderberg, and S. Immler. The Astrophysical Journal, volume 659, part 2 (2007), pages L13–L16

NASA's Chandra Sees Brightest Supernova Ever.

Aquesta entrada ha esta publicada en General. Afegeix a les adreces d'interès l'enllaç permanent.

Deixa un comentari

L'adreça electrònica no es publicarà. Els camps necessaris estan marcats amb *

Aquest lloc utilitza Akismet per reduir el correu brossa. Aprendre com la informació del vostre comentari és processada