Nuevas observaciones revelan cómo se forma el polvo interestelar alrededor de una supernova

El origen del polvo cósmico en las galaxias es aún un misterio. Los astrónomos saben que las supernovas son probablemente su principal fuente de producción, especialmente en los inicios del Universo, pero aún no está claro cómo y dónde estas partículas se condensan y desarrollan. Tampoco se ha podido determinar de qué forma evitan la destrucción en un entorno tan adverso como el de una galaxia de formación estelar.

Sin embargo, las nuevas observaciones realizadas haciendo uso del VLT de ESO, emplazado en el Observatorio Paranal en el norte de Chile, están ayudando a esclarecer estas interrogantes por primera vez.

Un equipo internacional empleó el espectrógrafo X-shooter para observar una supernova, conocida como SN2010jl, nueve veces en los meses siguientes a la explosión, y una décima vez 2,5 años después, en longitudes de onda visibles e infrarrojas cercanas. El estallido de esta supernova excepcionalmente brillante, resultado de la muerte de una estrella masiva, se produjo en la pequeña galaxia UGC 5189A.

“Al combinar los datos de las nueve series de observaciones iniciales pudimos realizar las primeras mediciones directas de cómo el polvo alrededor de una supernova absorbe los diferentes colores de la luz", comentó la autora principal Christa Gall de la Universidad de Aarhus, Dinamarca. “Esto nos permitió descubrir más sobre el polvo de lo que alguna vez había sido posible”.

El equipo notó que la formación de polvo comienza poco después de la explosión y continúa durante un prolongado período de tiempo. Las nuevas mediciones también develaron las dimensiones y la composición de las partículas. Estos descubrimientos implican un avance en relación a los últimos resultados obtenidos por el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), que detectó por primera vez los remanentes de una supernova reciente con grandes cantidades de polvo formado poco tiempo atrás, proveniente de la famosa supernova 1987A (SN 1987A; eso1401).

El equipo descubrió que partículas de polvo con diámetros superiores a 0,001 milímetros se formaron rápidamente en el material denso que rodea a la estrella. Aunque aún muy pequeñas para los estándares humanos, esta es una gran magnitud para una partícula de polvo cósmico, y estas dimensiones sorprendentemente grandes las hacen resistentes a los procesos destructivos.

La forma en que las partículas de polvo logran sobrevivir en el violento y adverso entorno que se genera en los remanentes de una supernova fue una de las principales interrogantes propuestas en el trabajo de ALMA, pregunta a la que este resultado acaba de dar respuesta (las partículas poseen un tamaño mayor al esperado).

“Nuestra detección de partículas de gran tamaño poco después de la explosión de la supernova implica que debe existir una manera rápida y eficiente de crearlas”, indicó el coautor Jens Hjorth, del Instituto Niels Bohr de la Universidad de Copenhague, Dinamarca, además agregó: “En realidad no sabemos exactamente cómo ocurre este fenómeno”.

Sin embargo, los astrónomos creen saber dónde debe haberse formado el nuevo polvo: en el material que la estrella expulsó al espacio, incluso antes de que estallara. A medida que la onda de choque de la supernova se expandía hacia el exterior, se creó una densa y fría capa de gas (precisamente el tipo de medio en el que las partículas de polvo podrían asentarse y desarrollarse).

Los resultados de las observaciones indican que en una segunda etapa, después de varios cientos de días, se da inicio a un acelerado proceso de formación de polvo que comprende el material que ha sido eyectado por la supernova. Si la producción de polvo en SN2010jl continúa con la tendencia observada, durante 25 años después de la supernova, la masa total de polvo será aproximadamente la mitad de la masa del Sol; similar a la masa de polvo observada en otras supernovas como la SN 1987A.

“Anteriormente los astrónomos han observado grandes cantidades de polvo en los remanentes de supernovas que quedan después de las explosiones. Pero de la misma forma, sólo han encontrado evidencias de pequeñas proporciones de polvo efectivamente creado en las explosiones mismas. Estas nuevas y excepcionales observaciones explican cómo esta aparente contradicción puede tener solución”, concluye Christa Gall.