06/Jun/08

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Las estrellas de quarks tienen un papel en una nueva teoría de las supernovas más brillantes

Las estrellas de quarks, objetos exóticos que todavía no se han observado directamente, son parte de una nueva teoría para explicar algunas de las explosiones estelares más brillantes registradas en el universo

Las supernovas súper luminosas, que producen más de 100 veces más energía lumínica que las supernovas normales y existen en la proporción de una sobre 1.000 explosiones supernovas, han desconcertado a los astrofísicos durante mucho tiempo. El problema ha sido encontrar un origen para toda esa energía adicional.

La supernova SN 2006gy es la explosión estelar más brillante y de más energía
jamás registrada, y podría ser un nuevo tipo de explosión largamente buscada.
Arriba, una ilustración muestra cómo podría haberse visto la SN 2006gy a corta distancia.

Los astrofísicos de la Universidad de Calgary, Denis Leahy y Rachid Ouyed creen que tienen un origen posible: la conversión explosiva de una estrella de neutrones en una estrella de quarks.

Arriba: El panel izquierdo es una imagen infrarroja del Observatorio
Lick de NGC 1260, la galaxia que contiene a SN 2006gy. El panel
de la derecha muestra la imagen en rayos-X de Chandra del mismo campo.

Una estrella de neutrones es un cuerpo estelar compacto con una masa de aproximadamente 1,5 soles comprimida en un espacio de apenas 26 km de extensión. Aunque todavía es sólo teórico porque aún no existe ninguna prueba directa, se piensa que una estrella de quarks es aun más densa, comprimiendo una masa similar en un objeto de apenas 19 km de extensión.

Los modelos de computadora de Leahy y Ouyed sugieren que la explosión de una nova-quark explicaría la energía adicional observada en las supernovas súper luminosas. Las propiedades que encontraron en sus simulaciones coinciden con las de tres de las supernovas más luminosas hasta la fecha: SN2006gy, SN2005gj y SN2005ap.

"En teoría, cuando una estrella de neutrones se convierte en una estrella de quarks libera mucha energía y produce algo que se parece a una explosión de supernova en términos de energía", dijo Leahy durante una presentación de los resultados, aquí en una reunión de la Sociedad Astronómica Estadounidense (AAS).

Los detalles

La situación podría darse de esta manera: El colapso explosivo de una estrella masiva genera una estrella de neutrones. Si esa estrella de neutrones es suficientemente grande se convertirá en una estrella de quarks, totalmente llena de quarks.

"Si uno crea una estrella de neutrones suficientemente masiva, la gravedad la comprime de tal modo que uno tiene una densidad más y más alta en el centro", dijo Leahy. "Si uno comprime la materia hasta una densidad lo bastante alta, uno obtiene materia de quarks".

Ya que los quarks tienen un estado de energía más bajo que los neutrones, la conversión debería liberar montones de energía, la suficiente para producir una segunda explosión denominada nova-quark.

En una explosión típica de supernova, la mayor parte de la energía liberada es usada para expulsar la nube del gas mientras la estrella colapsa. Esta envoltura de gas se expande hacia fuera. Sólo una fracción del uno por ciento de la energía se convierte en el espectáculo de luces de las supernovas.

Leahy dijo que si una segunda explosión, la nova-quark, fuera a ocurrir entre 10 a 20 días después de la supernova, la energía no tendría que perderse en expandir la envoltura de gas. En cambio, la mayor parte de la energía se vería en la forma de radiación luminosa. Esa radiación podría explicar la supernova más brillante registrada, dijo.

Materia rara

Los resultados son de especial interés por dos razones: Previamente los astrónomos no tenían una explicación satisfactoria para las supernovas súper luminosas. Y el modelo provee de evidencia indirecta de la existencia de estrellas de quarks, dijo Leahy.

"Nadie ha ofrecido una explicación satisfactoria para estas supernovas súper luminosas", dijo Leahy a SPACE.com. "Hasta que alguien encuentre un mecanismo normal, pienso que [esta teoría] sí ofrece algunas pruebas, porque se tiene que conseguir esa energía".

Los quarks son considerados las partículas elementales más diminutas que forman los componentes básicos de protones y neutrones, que a su vez forman los átomos. Mientras se piensa que los protones y neutrones están hechos de tres quarks cada uno, una partícula efímera denominada "pión" está formada sólo por dos quarks y al final se desintegra en fotones, electrones y neutrinos.

De modo que la conclusión, aunque teórica, pone a los astrónomos un paso más cerca de comprender y posiblemente de descubrir más evidencias de la existencia de los quarks.

Son posibles otras explicaciones para las supernovas brillantes, dicen los investigadores, de modo que se necesita de investigación adicional para confirmar el nuevo modelo de nova-quark.

Vídeo: Supernova - Destructor, Creador.

Fuente: Space. Aportado por Graciela Lorenzo Tillard