08/Nov/05

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¿Explicación para la explosión de las estrellas?

(Sky & Telescope) - Durante años los teóricos han utilizado simulaciones de computadora para tratar de entender con exactitud cómo es que las estrellas masivas estallan como supernovas. Pero seguían encontrando un problema: sus supernovas simuladas usualmente fallaban, eran un fiasco. Explicar cómo las supernovas se expanden tan violentamente es uno de los grandes problemas no resueltos de la astrofísica.

Ahora un equipo conducido por Adam S. Burrows (Universidad de Arizona) ha encontrado el ingrediente clave que faltaba: el sonido. El grupo, que ha presentado su artículo científico a la publicación Astrophysical Journal, descubrió en una reciente simulación que las ondas acústicas generadas en las profundidades del interior estelar en colapso tienen el poder de lanzar hacia afuera el material de las estrellas masivas. "Este podría ser un paradigma completamente nuevo para las supernovas", dijo Burrows.

Los teóricos aceptan que la supernova comienza cuando el núcleo de una estrella masiva se queda sin combustible nuclear y colapsa gravitatoriamente bajo su propio peso. El núcleo rebota cuando alcanza la densidad de una estrella de neutrones, disparando una onde de choque. En la visión convencional, la onda de choque es alimentada por cantidades enormes de neutrinos que surgen del núcleo. Aunque esas partículas fantasmales arrastraran más del 99 por ciento de la energía de una supernova, pasarían a través de la materia con tanta facilidad que inyectarán muy poco de su momento en la onda de choque. En la mayoría de las simulaciones, la onda de choque se atenúa antes de que pueda hacer volar la estrella hacia el espacio.

Anteriormente, otros grupos generalmente dejaban el núcleo de la protoestrella de neutrones fuera de sus simulaciones, pensando que su comportamiento no era importante. Pero incluyéndolo, y corriendo la simulación durante más tiempo, el grupo de Burrows halló que el trabajo que no pueden hacer los neutrinos es cumplido por otro mecanismo. Dicho brevemente, el material que colapsa hacia dentro golpea el nucleo preferentemente de un lado. El núcleo, oscilando violentamente como un altoparlante de bajos, convierte la energía gravitatoria del material que cae en ondas acústicas que se propagan hacia afuera en el lado opuesto de la estrella. Las ondas sonoras se empujan unas a otras y se unen en una poderosa onda de choque que tiene suficiente energía y momento como para lanzar la materia de la estrella hacia el espacio circundante.

"Puede ser que el mecanismo de neutrinos funcione para algunas estrellas y no para otras", dice Burrows. "Pero si no funciona, este mecanismo acústico puede imponerse y hacer explotar la estrella."

El mecanismo acústico es altamente asimétrico, lo que le aplica una potente "patada" a la estrella de neutrones resultante. Esto puede explicar la carrera a través del espacio de algunos púlsares, que se mueven a velocidades superiores a los 1.000 kilómetros por segundo. Las simulaciones, además, muestran que la onda de choque generada acústicamente irrumpe a través de la envoltura de la estrella, creando condiciones que permiten que los elementos más livianos se junten para formar elementos más pesados, como el oro y el uranio (el llamado proceso r), algo que el mecanismo de neutrinos no puede lograr. Los restos de supernova resultantes son asimétricos, como la mayoría de los que se observan.

Un grupo independente, conducido por J. Craig Wheeler (de la Universidad de Texas en Austin), tambien ha encontrado un mecanismo acústico en simulaciones recientes, aunque este modelo recae con más fuerza en el ruido del campo magnético del núcleo para generar las ondas sonoras. "También en nuestro trabajo ha surgido un mecanismo acústico como factor importante", dijo Wheeler. "Pienso que hay algo nuevo e importante que surge de esto".

El grupo de Burrows simuló una estrella de 11 masas solares, sin rotación, en dos dimensiones. El grupo está probando, ahora, a simular diferentes masas estelares, agregando rotación, e incorporando los efectos de la Teoría de la Relatividad de Einstein. La prueba más definitiva, por supuesto, será la compraración de los resultados de las simulaciones con las observaciones.

"Hace largo tiempo que no se introducía algo realmente nuevo en este campo", dijo el teórico Stan E. Woosley (Universidad de California, Santa Cruz), miembro tanto del grupo de Burrows como del de Wheeler. "Los cálculos deben ser repetidos por otros, se los debe probar en estrellas diferentes, y lo más importante, se los debe hacer en tres dimensiones".

Aportado por Eduardo J. Carletti