MADRID, 22 Jul. (EUROPA PRESS) -
Simulaciones de alta resolución por supercomputadora han revelado cómo se verían las hipernovas, un tipo de supernovas dificil de observar 100 veces más energéticas, después de 300 días de explotar.
El trabajo dirigido por Ke-Jung Chen del Instituto de Astronomía y Astrofísica de la Academia Sinica (ASIAA), Taiwan, ofrece una conclusión sin precedentes: el efecto que tiene el movimiento del gas en la estimación de la luminosidad, se ha pasado por alto en modelos teóricos anteriores. Este resultado, obtenido en la supercomputadora CfCA del NAOJ (Observatorio Astronómico Nacional de Japón) aumenta nuestra comprensión de la formación de hipernovas y puede resultar instrumental en las futuras observaciones de hipernovas.
Justo después del Big Bang, los únicos elementos producidos en el universo eran hidrógeno y helio, todos los demás elementos naturales no se produjeron hasta después de que nacieron y evolucionaron las primeras estrellas. Para entender cómo se formaron las primeras estrellas y los elementos en primer lugar, es necesario investigar sobre la supernova.
Casi 50 años de investigación de supernovas simplemente nos han demostrado: no es una tarea fácil, todavía quedan muchos misterios abiertos. Pensando que la hipernova desempeña un papel clave en el avance, el equipo de ASIAA Ken Chen analizó profundamente el corazón de la hipernova mediante simulaciones numéricas. Porque, a pesar de que la hipernova expulsa 100 veces más energía que las supernovas, observacionalmente, de hecho es extremadamente raro. Y ahí es donde los astrónomos comienzan a buscar ayuda de buenos modelos teóricos y simulaciones de supercomputadoras.
Actualmente hay dos modelos teóricos de cómo se formaron las hipernovas, y el equipo de Chen eligió construir sus simulaciones en el modelo de supernovas de inestabilidad de pares, el que es muy esperado y relativamente más robusto (el otro se llama modelo de supernovas de colapso del núcleo, o "el modelo de agujero negro"). La diferencia entre ellos es que uno (el último) deja un agujero negro, y el otro (el primero) ni siquiera deja un agujero negro cuando se explota por completo.
Por lo general, cuando las estrellas masivas explotan, dejan algo atrás, ya sea un núcleo denso llamado estrella de neutrones o un agujero negro. Pero para las estrellas masivas, las primeras estrellas del universo, solo había hidrógeno y helio, todavía no había rastros de otros elementos. Estas primeras estrellas muy masivas pueden comenzar a hacer pares de positrones de electrones al final de su evolución, causando un efecto desbocado donde la presión cae en el núcleo de la estrella, desencadenando un colapso, lo que lleva a una enorme explosión que interrumpe por completo la estrella, sin dejar nada detrás, ni siquiera un agujero negro.
El equipo internacional dirigido por Ken Chen ha utilizado la supercomputadora CfCA de NAOJ para ejecutar su simulación hidrodinámica de alta resolución para hipernova. Al describir el código y la ejecución "extremadamente desafiante", explica Chen en un comunicado, "a mayor escala de simulación, para mantener alta la resolución, todo el cálculo será muy difícil y exigirá mucha más potencia computacional, sin mencionar que la física involucrada también es complicada". Para combatir esto, dijo Chen, su mejor ventaja es su "código bien diseñado y una estructura de programa robusta".
Si bien las simulaciones anteriores para el modelo de supernovas de inestabilidad de pares solo se realizaron 30 días después de la explosión, el equipo de Chen realizó la simulación hasta 300 días, lo que les permite estudiar todo el proceso de descomposición del Ni 56 (que tiene una vida media de 70 días, por lo que la simulación tuvo que ser lo suficientemente larga). Son el primer equipo que ha hecho esto. Con una amplia experiencia en la simulación de supernovas a gran escala, el equipo investigó la relación entre el movimiento de gas y la radiación de energía dentro de la supernova. Lo que descubrieron es que durante la descomposición inicial del níquel 56, el gas calentado se expandió y formó estructuras de capa delgada.
Por lo tanto, en el campo del estudio de supernovas de inestabilidad de pares, estos resultados ciertamente contribuirán a una mayor comprensión de su mecanismo de radiación y características de observación.
Varios estudios mostraron que la masa de las primeras estrellas en el universo sería de 100 a 300 masas solares, algo insinúa que las posibilidades de que las primeras supernovas sean supernovas de inestabilidad de pares podrían ser realmente altas. Por otro lado, el telescopio espacial James Webb (JWST), el sucesor del telescopio espacial Hubble, puede detectar las primeras estrellas, lo que hace que la observación y el trabajo teórico de las supernovas de inestabilidad de pares sean un tema importante en el futuro cercano.