Astrónomos han logrado observar la estructura interna de una estrella moribunda en una explosión cósmica poco común conocida como una «supernova extremadamente despojada». Esta observación, detallada en un estudio publicado recientemente en la revista Nature, ha sido liderada por Steve Schulze de la Universidad Northwestern en Estados Unidos y su equipo de investigación.
Los hallazgos respaldan las teorías existentes sobre lo que ocurre en el interior de las estrellas masivas al final de su ciclo de vida, así como su papel en la creación de los elementos que conforman el universo actual.
La producción de elementos en las estrellas
Las estrellas obtienen su energía a través de la fusión nuclear, un proceso en el que átomos más ligeros se combinan para formar átomos más pesados, liberando energía en el proceso. Esta fusión se produce en etapas a lo largo de la vida de la estrella. Inicialmente, el hidrógeno, el elemento más ligero, se fusiona en helio, seguido por la formación de elementos más pesados como el carbono. Las estrellas más masivas continúan con el neón, oxígeno, silicio y, finalmente, hierro.
Cada ciclo de fusión es más rápido que el anterior: el ciclo del hidrógeno puede durar millones de años, mientras que el ciclo del silicio se completa en cuestión de días. A medida que el núcleo de una estrella masiva sigue fusionándose, el gas que la rodea adquiere una estructura en capas, donde cada capa refleja la composición de los ciclos de fusión sucesivos. Simultáneamente, la estrella expulsa gas de su superficie, transportado al espacio por el viento estelar, creando una capa de gas en expansión que contiene una mezcla diferente de elementos por cada ciclo de fusión.
Cuando el núcleo de una estrella masiva está compuesto completamente de hierro, la gran presión y temperatura provocan que el hierro se fusione. Sin embargo, a diferencia de la fusión de elementos más ligeros, este proceso absorbe energía. Esta pérdida de energía, que anteriormente mantenía a la estrella en equilibrio contra la gravedad, provoca el colapso del núcleo. Dependiendo de su tamaño inicial, el núcleo colapsado puede convertirse en una estrella de neutrones o en un agujero negro. Este colapso genera una «reacción de rebote», expulsando energía y materia hacia el exterior, dando lugar a una explosión de supernova por colapso del núcleo.
Lo que hace a la supernova 2021yfj particularmente interesante es que el material que se encuentra fuera de la estrella proviene de la capa de silicio, la última capa justo por encima del núcleo de hierro, que se forma en un periodo de unos pocos meses. Este hallazgo sugiere que el viento estelar debió haber expulsado todas las capas hasta llegar a la capa de silicio antes de que ocurriera la explosión. La comunidad científica aún no comprende cómo un viento estelar podría ser lo suficientemente poderoso como para llevar a cabo esta tarea, aunque se considera plausible que una segunda estrella, en órbita alrededor de la estrella que explotó, pudiera haber influido en este proceso al extraer rápidamente la capa de silicio.
La confirmación de estas teorías sobre los ciclos de fusión nuclear en el interior de las estrellas es crucial, ya que todas las estrellas son responsables de la creación de los elementos en el universo. Elementos como el carbono y el nitrógeno son producidos principalmente por estrellas de menor masa, semejantes a nuestro Sol, mientras que elementos más pesados como el oro se generan en entornos exóticos como la colisión y fusión de estrellas de neutrones. Sin embargo, elementos como el oxígeno, el neón, el magnesio y el azufre provienen principalmente de explosiones de supernova por colapso del núcleo.
La comprensión de cómo y con qué frecuencia ocurren las supernovas, así como lo que estas explosiones expulsan al espacio interestelar, es una cuestión crítica para desentrañar la razón por la cual nuestro universo y nuestro planeta son como los conocemos hoy.
