Encuentran indicios de una estrella de neutrones en la Supernova 1987A

OBSERVATORIO ALMA/DICYT Dos equipos de astrónomos han dado un gran paso para desvelar el misterio de la Supernova 1987A, que intriga a los científicos hace 33 años. A partir de observaciones realizadas por el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) y un estudio teórico subsiguiente, lo científicos aportaron nuevos datos que respaldan la teoría de que, en las profundidades del material remanente de la estrella que explotó, se esconde ahora una estrella de neutrones. De ser cierto, se trataría de la estrella de neutrones más joven observada a la fecha.

Desde que fueron testigos del nacimiento de Supernova 1987A (SN 1987A) a partir de una de las explosiones estelares más brillantes del cielo nocturno, los astrónomos han buscado sin tregua indicios de un objeto compacto que debería haberse formado en los remanentes de la explosión.

Al haber detectado partículas conocidas como neutrinos en la Tierra el día de la explosión (el 23 de febrero de 1987), los científicos pensaban que se había formado una estrella de neutrones en el centro colapsado de la estrella. No obstante, como no encontraron más indicios que probara la existencia de dicha estrella, empezaron a preguntarse si no habría terminado colapsando y formando un agujero negro. Así, los científicos llevaban décadas esperando una señal de este objeto oculto detrás de una espesa nube de polvo.

La “mancha”

Hace poco, gracias a observaciones realizadas con el radiotelescopio ALMA, se obtuvieron los primeros indicios de la existencia de la estrella de neutrones tras la explosión. Las imágenes en resolución extremadamente alta de ALMA revelaron una “mancha” caliente en el polvoriento núcleo de SN 1987A. Esa mancha es más caliente que su entorno y coincide con la supuesta ubicación de la estrella de neutrones.

“Nos sorprendió bastante descubrir esta mancha caliente compuesta por una densa nube de polvo en el remanente de supernova”, reconoce Mikako Matsuura, astrónoma de la Universidad de Cardiff que integra el equipo de científicos que descubrió la mancha usando ALMA. “Debe haber algo en la nube que ha calentado el polvo y lo ha hecho brillar. Por eso creemos que hay una estrella de neutrones oculta dentro de la nube de polvo”.

Aunque la astrónoma y su equipo celebraron el hallazgo, el intenso brillo de la mancha parecía ser un misterio. “Creíamos que era demasiado brillante para ser una estrella de neutrones, pero luego Dany Page y su equipo publicaron un estudio que postula que las estrellas de neutrones pueden ser así de brillantes debido a que son muy jóvenes”, explica.

Dany Page es un astrofísico de la Universidad Nacional Autónoma de México que ha estudiado SN 1987A desde el principio. “Yo estaba en pleno doctorado cuando se produjo la supernova. Fue uno de los acontecimientos más importantes de mi vida, y me hizo cambiar el rumbo de mi carrera para tratar de desvelar el misterio”, cuenta. “Es una versión moderna del Santo Grial”.

El estudio teórico de Page y su equipo, publicado en The Astrophysical Journal, avala la tesis defendida por el equipo de ALMA, según la cual la mancha de polvo brilla por influencia de la estrella de neutrones. “Pese a la gran complejidad de las explosiones de supernova y las condiciones extremas que reinan al interior de las estrellas de neutrones, la existencia de una mancha de polvo caliente confirma varias predicciones”, explica Dany Page.

Entre ellas, se encuentra la ubicación y la temperatura de la estrella de neutrones. De acuerdo con modelos informáticos de supernovas, la explosión “expulsó” la estrella de neutrones de su lugar de nacimiento a una velocidad de cientos de kilómetros por segundo (decenas de veces más rápido que el cohete más veloz fabricado a la fecha por los humanos). Y la mancha se encuentra exactamente donde los astrónomos predijeron que habría una estrella de neutrones hoy. En tanto, la temperatura de dicha estrella, que según las predicciones tendría cerca de 5 millones de grados Celsius, proporciona la energía suficiente para iluminar la mancha como se ve hoy.

No es un púlsar ni un agujero negro

Al contrario de lo que muchos esperaban, la estrella de neutrones probablemente no sea un púlsar. “La energía de un púlsar depende de cuán rápido gira y de la intensidad de su campo magnético, y estos dos factores tendrían que arrojar valores muy específicos para coincidir con las observaciones. En tanto, la energía térmica emitida por la superficie caliente de una joven estrella de neutrones coincide a la perfección con los datos obtenidos”, explica Dany Page.

“La estrella de neutrones se comporta exactamente como esperábamos”, agrega James Lattimer, de la Universidad Stony Brook, de Nueva York, quien forma parte del equipo de investigación de Dany Page. James Lattimer también ha seguido SN 1987A de cerca, y antes de que esta surgiera ya había publicado predicciones acerca de la señal de neutrinos emanada de las supernovas que, ulteriormente, coincidieron con las observaciones. “Esos neutrinos son un indicio de que nunca se formó un agujero negro. Por lo demás, la presencia de un agujero negro difícilmente explicaría el brillo de la mancha que se ha observado. Comparamos todas las posibilidades y llegamos a la conclusión de que la explicación más plausible era la existencia de una estrella de neutrones caliente”.

Esta estrella de neutrones consistiría en una bola de materia ultradensa y extremadamente caliente de 25 km de diámetro. Una cucharada de ese material pesaría más que todos los edificios de Nueva York juntos. Y al tener solo 33 años, sería la estrella de neutrones más joven que se haya observado. La segunda estrella de neutrones más joven que conocemos se encuentra en el remanente de supernova Cassiopeia A, y tiene 330 años.

Solo una imagen directa de la estrella de neutrones demostraría definitivamente su existencia, pero para eso los astrónomos tienen que esperar algunos decenios más hasta que el polvo y el gas del remanente de supernova se despeje un poco.

	Referencia
	“NS 1987A in SN 1987A”, de D. Page et al., The Astrophysical Journal. https://doi.org/10.3847/1538-4357/ab93c2