¿Cómo muere una estrella? Por primera vez, astrónomos han visto en tiempo real el final de una supergigante roja, observando la rápida destrucción de la estrella masiva antes de colapsar en una supernova de Tipo II.
Utilizando dos telescopios de Hawai, el Instituto de Astronomía Pan-STARRS de la Universidad de Hawai' y el Observatorio WM Keck, un equipo de investigadores que realizaba el estudio YSE (Young Supernova Experiment) observó a la supergigante roja durante su última 130 días antes de su detonación mortal.
"Este es un gran avance en nuestra comprensión de lo que hacen las estrellas masivas momentos antes de morir", dice Wynn Jacobson-Galán, investigador graduado de la NSF en UC Berkeley y autor principal del estudio.
"La detección directa de la actividad anterior a la supernova en una estrella supergigante roja nunca se había observado antes en una supernova ordinaria de Tipo II. ¡Por primera vez, vimos explotar una estrella supergigante roja!"
Pan-STARRS detectó por primera vez la estrella masiva condenada en el verano de 2020 a través de la gran cantidad de luz que irradia la supergigante roja. Unos meses después, en otoño de 2020, una supernova iluminó el cielo.
El equipo capturó rápidamente el poderoso flash y obtuvo el primer espectro de la explosión energética, llamado supernova 2020tlf, o SN 2020tlf, utilizando el espectrómetro de imágenes de baja resolución (LRIS) del Observatorio Keck.
Los datos mostraron evidencia directa de material circunestelar denso que rodeaba a la estrella en el momento de la explosión, probablemente el mismo gas que Pan-STARRS había visto expulsado violentamente en la estrella supergigante a principios de verano.
"Keck fue fundamental para proporcionar evidencia directa de una estrella masiva en transición hacia una explosión de supernova", dice la autora principal Raffaella Margutti, profesora asociada de astronomía en UC Berkeley. "Es como ver una bomba de tiempo. Nunca hemos confirmado una actividad tan violenta en una estrella supergigante roja moribunda donde la vemos producir una emisión tan luminosa, luego colapsar y arder, hasta ahora".
El equipo continuó monitoreando SN 2020tlf después de la explosión; Basado en datos obtenidos del Espectrógrafo de Imágenes Profundas y Multi-Objeto del Observatorio Keck (DEIMOS) y del Espectrógrafo Echellette de Infrarrojo Cercano (NIRES), determinaron la estrella supergigante roja progenitora de SN 2020tlf, ubicada en la galaxia NGC 5731 a unos 120 millones de años luz de distancia como se ve de la Tierra, era 10 veces más masivo que el Sol.
El descubrimiento desafía las ideas anteriores de cómo evolucionan las estrellas supergigantes rojas justo antes de explotar. Antes de esto, todas las supergigantes rojas observadas antes de explotar estaban relativamente inactivas: no mostraban evidencia de erupciones violentas o emisión luminosa, como se observó antes de SN 2020tlf.
Sin embargo, esta nueva detección de radiación brillante proveniente de una supergigante roja en el último año antes de explotar sugiere que al menos algunas de estas estrellas deben sufrir cambios significativos en su estructura interna que luego resultan en la tumultuosa eyección de gas momentos antes de colapsar.
