Supernovas: la conexión entre las estrellas y la vida

Las supernovas son explosiones espectaculares que marcan la muerte de una estrella, y sólo a través de ellas se esparcen los átomos que forman nuestra propia vida.

Espacio cósmico. Imagen de la Nebulosa del Cangrejo combinando imágenes obtenidas con telescopios en ondas de radio, infrarrojo, luz visible, ultravioleta y rayos X.

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Imaginen que una noche de verano están tranquilos tomando el fresco después de cenar, levantan la vista y descubren una estrella brillando intensamente y que no recuerdan haberla visto antes. Descartan que no es una fuente cercana y comprueban que al día siguiente sigue allí ¿Nació una estrella nueva? Algo así sorprendió en la noche del 30 de abril del año 1006 a observadores del cielo de China, Japón, Egipto, Irak y a monjes de una abadía en Suiza. Los astrónomos imperiales de China la anotaron como una "estrella invitada". Y esa luz nueva en el cielo fue visible por varios meses, desvaneciéndose lentamente hasta desaparecer meses después.

Lo que estaban viendo no era el nacimiento de una estrella nueva, sino justamente lo opuesto: la muerte explosiva y catastrófica de una estrella que había brillado probablemente por millones de años y esa luz, luego de viajar por el espacio durante unos 7.200 años, llegó a la Tierra esa noche, permitiendo a la humanidad ser testigos de lo que fue el evento más luminoso de la historia cósmica registrada. Habían observado una explosión de supernova. Un milenio después podemos ver cómo semejante explosión modificó el cielo creando una bella nebulosa del tamaño de la luna llena, el remanente de supernova conocido como SN 1006 (Figura 1). Unos 50 años más tarde otra vez apareció una estrella invitada, cuyos restos hoy forman la famosa Nebulosa del Cangrejo (Figura 2). En galaxias espirales como nuestra Vía Láctea se espera que exploten unas dos supernovas por siglo, pero en los últimos 400 años no se volvió a observar otra desde Tierra y nos tenemos que conformar con descubrirlas e investigarlas en otras galaxias, en tanto que en la Vía Láctea estudiamos las nebulosas que se formaron en explosiones pasadas.

Observación ampliada. Radiotelescopio Very Large Array del Observatorio Nacional de Radio Astronomía de EEUU (VLA, NRAO). Son 27 antenas ubicadasen las planicies de San Agustín, estado de Nueva México.

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Al momento de explotar se produce un brillo comparable al de 200 mil millones de soles juntos en un punto, y se deposita en el espacio una cantidad descomunal de energía térmica y mecánica. Una enorme región del cielo se verá alcanzada por sus efectos y jamás volverá a recuperar el estado físico y químico que tenía originalmente. Ese final espectacular le está reservado a menos del 5% de las estrellas que pueblan el universo. Y sin embargo sin ellas no estaríamos aquí.

¿Cómo viven y mueren las estrellas? Las estrellas sobreviven fusionando átomos en su núcleo, y cada vez que se quedan sin combustible, colapsan por acción de la gravedad, eso aumenta la temperatura, se reenciende el horno nuclear y se fusionan átomos más pesados. Si la estrella nació varias veces más grande que el Sol, tiene suficientes átomos como para repetir el proceso colapso-reencendido durante mucho tiempo, y en sucesivas etapas se irán fusionando átomos cada vez más complejos: de hidrógeno a helio, luego carbono, oxígeno, silicio, etc. Ese horno requiere temperaturas cada vez más altas para encenderse y las reservas se gastan cada vez más rápido, y si al principio le servían para brillar millones de años, al final le alcanzan para prolongar la vida apenas unas pocas horas y cuando llegan a tener un núcleo de hierro la fusión ya no sirve para generar energía, la gravedad gana, el núcleo colapsa y ocurren procesos físicos que transforman esa implosión en explosión.

Por el lado de las estrellas pequeñas, si éstas están de a pares, al final de sus días por influencia de la estrella compañera pueden sufrir un reencendido termonuclear catastrófico que en segundos las destruye completamente. Es como tener billones de billones de bombas atómicas concentradas en pocos kilómetros.

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Remota. Imagen de la Supernova 1006 creada a partir de fotografías obtenidaspor diferentes telescopios en el espacio y en la tierra. Muestra el remanente dela supernova SN 1006.

Si la estrella explota por colapso gravitatorio o por explosión termonuclear al final se inyecta al espacio una cantidad similar de energía, y si bien las que mueren por explosión termonuclear brillan más que las que explotan por colapso gravitacional, a la larga producen nebulosas parecidas y es difícil muchas veces reconocer el origen. Sin embargo, en el caso de las estrellas que explotan por colapso gravitatorio, al explotar las queda latiendo en el centro un núcleo durísimo, de una densidad tremenda, como si compactáramos un Sol y medio en una esfera de unos 15 km. Esas son las estrellas de neutrones, que producen potentes haces que al girar semejan faros en el espacio. Y si la masa del núcleo es mayor a 3 veces la masa del Sol, se pueden originar los inquietantes agujeros negros, que tienen una atracción gravitatoria tan feroz que ni la luz puede escapar de ellos.

En la explosión el resto de la atmósfera que formaba la estrella sale eyectado al espacio viajando hasta a unos 10.000 km/seg y forman como una pared invisible que empuja todo el gas del espacio circundante. En la explosión se liberan al espacio todos los átomos que se fabricaron en el seno de la estrella, recorriendo la tabla periódica desde el hidrógeno hasta el átomo de hierro. Luego, por las tremendas reacciones físicas que tienen lugar en la explosión o durante los primeros días, se produce una nucleosíntesis fabulosa, que fabrica muchas más especies atómicas, casi todas. Fuera del hidrógeno y helio primitivos, las estrellas son casi la única fábrica posible de átomos en el universo y sólo gracias a las supernovas éstos pueden ser liberados al espacio. Se pueden producir otros elementos (como oro o platino) en caso que colisionen estrellas de neutrones o agujeros negros, pero en ambos casos igual su origen está ligado a supernovas.

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Las nuevas estrellas que se formen cerca de donde explotó una supernova, lo harán con gas interestelar enriquecido con todos los átomos que fabricó esa estrella madre, y podrán formar planetas a su alrededor que comenzarán a evolucionar contando ya con un rico inventario de los materiales necesarios para que evolucione una química prebiótica y de allí la vida.

La respuesta entonces a ¿dónde van las estrellas cuando mueren? Se puede responder: están en nosotros.

(*) La doctora G. Dubner es investigadora superior de Conicet, exdirectora del Instituto de Astronomía y Física del Espacio (UBA-Conicet). Recibió la "Medalla de Reconocimiento" de la Unión Astronómica Internacional a los Embajadores STEM para el período 2025-2026.

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Producción y edición: Miguel Títiro - [email protected]

Fuente: Los Andes

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