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Últimos descubrimientos, 2018, sobre las Supernovas, estrellas gigantes que mueren en un gran estallido, y cómo nos afectan.

Creada24-12-2019
Modificada24-12-2019
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Abril3

Reseña del Documental Cuando Atacan las Supernovas de la serie La Historia del Universo

Cuando Atacan las Supernovas

Documental de la serie La Historia del Universo (T7, E2, 2018), en el que se muestran los últimos descubrimientos sobre las Supernovas, estrellas gigantes que mueren en un gran estallido, y cómo nos afectan.

Todas las Estrellas mueren. Pero sólo las estrellas grandes estallan.

Cuando una estrella 8 veces más grande que el Sol agota su combustible nuclear, estalla en forma de Supernova.

Betelgeuse, en Orión, la décima estrella más brillante de nuestro firmamento, es una Supergigante Roja con 15 Masas Solares. Pero es mucho más grande. Si estuviera en nuestro Sistema Solar la superficie llegaría hasta la órbita de Júpiter.

Apenas lleva existiendo unos 10 Ma, y le queda muy poco de vida. En cualquier momento podría estallar, y cuando lo haga, lo veremos desde la Tierra. Durante unos minutos brillará tanto como el Sol. Después, durante dos semanas, la veremos con un brillo similar al de la Luna Llena.

Y luego se irá apagando.

La Lucha Interna de las Supernovas

En el interior de las estrellas se fragua una guerra entre dos fuerzas opuestas. Una es la Fuerza de la Gravedad, que intenta que toda la masa de la estrella caiga hacia el centro.

En el interior de la estrella los átomos están tan comprimidos que las envolturas electrónicas que rodean los núcleos atómicos no pueden soportar la presión y los electrones son expulsados, muchos colisionan con los núcleos atómicos y éstos chocan entre sí, fusionándose en núcleos más pesados.

Cada segundo, 7.500 MT (Millones de Toneladas) de Hidrógeno se convierten en Helio. Este proceso genera radiación y empuje que contrarresta la gravedad impidiendo que la masa estelar caiga toda al mismo tiempo. La estrella se mantendrá en equilibrio durante cientos o miles de millones de años.

Pero el Helio no es el fin. Cuando en el núcleo de la estrella se forma bastante cantidad de Helio, éste comienza a fusionarse en átomos más grandes, como el Carbono. El proceso es más rápido y apenas llega a durar un millón de años.

Después el Carbono se fusiona para formar Neón, durante unos Mil años.

Y el Neón se fusiona en Silicio, durante un año.

En la última etapa, en sólo un día, gran cantidad de Silicio se fusiona para formar átomos de Hierro.

Y el Hierro ya no se puede fusionar más, por lo que una vez agotada la reacción el núcleo deja de contrarrestar la presión de la masa que hay por encima y el núcleo implosiona.

El Núcleo de Hierro se convierte en una Estrella de Neutrones y su tamaño se reduce de forma drástica y repentina. La estrella se queda, repentinamente, hueca, y el resto de la estrella, empujada por la presión gravitatoria, cae hacia el centro. Lo hace tan rápido que alcanza una velocidad enorme, casi un cuarto de la velocidad de la luz, y cuando alcanza el núcleo de neutrones genera un choque inmenso.

Y entonces ocurren varias cosas.

En milésimas de segundo se forman átomos mucho más pesados, desde el Hierro hasta el Uranio y aún más, muchos de ellos radiactivos.

Las ondas de choque son tan intensas que expulsan gran cantidad de la masa de la estrella, generando una enorme explosión, esparciendo las capas externas de la estrella por el espacio y con una intensísima radiación lumínica.

Ha muerto una Estrella. Ha nacido una Supernova.

No se menciona el hecho de que al final de este proceso en el núcleo de la estrella se forma un Agujero Negro, lo que supongo que ocurrirá pocos segundos después de la formación del núcleo de neutrones causado por el choque del resto de la estrella contra el mismo.

Supernovas Virtuales

Los astrofísicos han intentado analizar y comprender estos procesos y para conseguirlo se han ayudado por simulaciones informáticas. En poderosos ordenadores se han programado todas las fuerzas involucradas, gravitatorias, electromagnéticas, nucleares fuertes y débiles, intentando recrear el proceso de cómo una estrella gigante se convierte en supernova.

Pero cuando no lo consiguieron, comprendieron que aún no entendían todos los factores que intervienen en este proceso.

Se incorporó a los cálculos la producción de neutrinos de la estrella.

Los neutrinos son partículas muy pequeñas que se producen durante la fusión de los átomos. No tienen carga eléctrica, ni masa, por lo que apenas interactúan con el resto de la materia del Universo. Son capaces de atravesarnos en cantidades de miles de millones cada segundo, sin que ni uno sólo de ellos llegue a chocar con ninguno de los trillones de núcleos atómicos de nuestros cuerpos. Incluso los planetas son atravesados sin que los neutrinos sean detenidos, como si 13.000 Km de roca y metal, fundido o cristalizado en el centro del planeta, fueran totalmente transparentes.

Pero en el interior de las estrellas la densidad es tanta que los neutrinos que se generan en ella sí pueden chocar con la materia que la rodea. Y en tal caso producirían una onda de choque.

Se incorporó a las simulaciones la fuerza de esa onda de choque, pero aún así se comprobó que era potente, pero insuficiente para producir la explosión de la Supernova.

Aún faltaba algo más.

Supernovas Asimétricas

Durante mucho tiempo se pensó que las estrellas gigantes eran tan masivas que la materia estelar formaría una esfera perfecta, sin apenas variaciones en su geografía o en la densidad de la estrella.

Pero no era así. La atmósfera de la estrella está sometida a fluctuaciones y turbulencias, se forman corrientes de convección y la estrella, sencillamente, no queda distribuida en esferas concéntricas sino que su estructura interna acaba siendo muy irregular.

Cuando la energía de la fusión del núcleo estelar se expande hacia la superficie su fuerza se introduce por los resquicios y grietas de los bordes de gigantescos remolinos de materia. La radiación rasga la estructura de la estrella y la hace estallar por las zonas más débiles, menos densas, iniciando un desgarro que poco a poco, en cuestión de minutos, se va extendiendo hasta la superficie exterior de la estrella y entonces es cuando la despedaza.

Al incorporar en los modelos virtuales los procesos de la mecánica de fluidos, la convección y las diferencias de densidad y temperaturas, por fin los programas informáticos fueron capaces de reproducir virtualmente cómo se produce la explosión de una Supernova.

Posteriormente, observando los restos de supernovas recientes, se ha confirmado que los gases expulsados por la explosión no tienen una distribución homogénea sino muy irregular, lo que demuestra que la recreación virtual es bastante exacta.

Los Elementos de la Explosión

Casiopea A es una estrella que estalló como Supernova hace 400 años y actualmente los restos han alcanzado una distancia de 29 años·luz desde su centro.

Observándola con telescopios en la banda de los Rayos X se ha podido analizar la composición de la nube de restos y se han encontrado grandes cantidades de elementos pesados.

La supernova Casiopea A expulsó tanto Hierro como la masa de 70.000 planetas como la Tierra. Y más de un millón de masas terrestres de Oxígeno.

Desde hace bastante tiempo se sabe que los elementos pesados, hasta el Hierro, se forman por procesos de fusión en el interior de las estrellas. También se pensaba que los elementos más pesados que el Hierro se formaban en el momento de la explosión de la Supernova.

En el documental ¿Cómo el Universo Creó tu Coche?, del año 2.015, se sugiere que los metales pesados no se fabrican en el estallido de las supernovas, sino en las colisiones entre Estrellas de Neutrones.

No creo que sea cierto, más que nada porque las colisiones de Estrellas de Neutrones no son tan frecuentes como para formar todos los elementos pesados y que se distribuyan por el espacio para formar sistemas estelares que los contengan.

Pero también por la evidencia empírica: Si se han encontrado metales pesados en las nubes alrededor de explosiones de supernovas, es evidente que esos metales se formaron a consecuencia de la explosión.

No obstante, os paso la información para que tengáis en cuenta esa posibilidad.

Supernova Zombi

En septiembre de 2.014 se detectó una explosión de Supernova en la Osa Mayor, que brilló durante 600 días. Examinando el registro histórico se comprobó que en el mismo lugar se había producido una explosión similar hace 60 años.

Es demasiada casualidad, y los astrofísicos pensaron que no eran DOS supernovas distintas en el mismo lugar, sino una Supernova que por alguna razón no fue destruida por completo por la primera explosión y aún quedó una estrella que volvió a estallar 60 años más tarde.

Los astrofísicos la han llamado Estrella Zombi, porque muere y renace una y otra vez.

Creen que es una estrella supergigante, con una masa 100 veces mayor que el Sol, que soporta tanta gravedad que la conversión de su núcleo en supernova no es capaz destruirla por completo y queda un remanente que meses o años más tarde podrá volver a explotar.

También se ha detectado que en su explosión se generan muchos rayos Gamma, tan intensos que pueden convertirse en partículas de materia.

Supernova Camaleón

Los astrofísicos clasifican las supernovas en Tipos 1 y 2. Las de tipo 1 no tienen Hidrógeno. Las de tipo 2, sí.

En 2.015 se encontró una supernova que inicialmente fue clasificada como de tipo 1, sin Hidrógeno, pero posteriores observaciones detectaron que se había convertido en tipo 2.

Tras examinarla con Rayos X se ha comprobado que la estrella, en sí, no tiene Hidrógeno, pero a su alrededor sí hay una nube de Hidrógeno.

Se cree que el Hidrógeno de la estrella fue expulsado hace varias décadas por una explosión menor, que no llegó al nivel de Supernova. Después, cuando la estrella se convirtió en Supernova estalló como una estrella de tipo 1, pero cuando la onda expansiva alcanzó a la nube que la rodeaba, comenzó a emitir radiaciones similares a las supernovas de tipo 2.

Supernova Asesina

En Junio de 2.015 se detectó el brillo de una Supernova. Al analizar su espectro se comprobó que procedía desde 3.800 Mal. Si a esa distancia brillaba tanto, su brillo debía ser unas 20 veces mayor que la de una Supernova normal.

Se le dio el nombre de ASASSN-15lh, apodándola Asesina.

Se cree que no es una simple supernova sino una estrella gigante que está siendo devorada por un Agujero Negro.

Debido al Gradiente Gravitatorio, el Agujero Negro está espaguetizando la estrella, estirándola y haciéndola caer en un chorro. Y es ese chorro el que brilla más que veinte galaxias juntas.

Supernovas Cercanas

Por toda la superficie terrestre podemos encontrar Hierro. El Hierro se presenta en varios isótopos estables, siendo el más común el 56Fe.

En las supernovas también se produce 60Fe, un isótopo radiactivo que tiene una Vida Media de 2'6 Ma. Desde que se formó la Tierra han pasado 4'5 Ga, y prácticamente todo el 60Fe debería haberse desintegrado, convirtiéndose en Cobalto 60 y posteriormente en otros elementos.

Pero, aunque escasa, se encuentra una cierta cantidad de 60Fe. en la superficie de la Tierra.

Los astrofísicos creen que este isótopo cayó en la superficie terrestre hace 2'5 Millones de años, tras la explosión de una Supernova cercana.

Una supernova que estallara cerca de la Tierra, a menos de 20 años·luz, podría causar efectos devastadores en nuestro planeta. La capa de ozono desaparecería, una importante cantidad de la atmósfera sería arrancada del planeta. Las consecuencias para la Vida serían terribles.

Hace 2'5 Ma se produjo la extinción de varias especies animales y surgieron otras. También se produjo un importante cambio climático. Hasta entonces el continente de África estaba cubierto por completo de vegetación, no existía el desierto del Sahara.

La Vida ha evolucionado y se ha adaptado a las nuevas circunstancias de la Tierra, pero ¿cómo sería antes?

Es una posibilidad, pero el documental no la ha desarrollado más que de forma muy esquemática e incompleta. De las 5 Grandes Extinciones Masivas conocidas, no hay ninguna datada hace 2'5 Ma.

En todo caso, si fuera cierto, esa fecha coincide más o menos con la época en que se empezaron a producir las glaciaciones. Hasta entonces el clima de la Tierra era más cálido y estable. Desde hace 3 Ma (quizás 2'5) se han producido unas 20 glaciaciones que duran unos cien mil años con breves intervalos cálidos de unos 15.000 años. Actualmente estamos en uno de esos breves intervalos cálidos.

También fue por esa época cuando se inició un ciclo que hace que cada 20.000 años el Norte de África pase de ser un árido desierto a convertirse durante varios miles de años en El Jardín del Sahara con sabanas y bosques, con ríos, lagos y una fauna abundante.

¿Casualidad o Causalidad?

En mi opinión

Como casi siempre en esta serie, es un documental muy interesante, apasionante, que descubre muchas cosas poco conocidas y promete que cuando por fin logremos entender cómo se producen las supernovas entonces descubriremos algo aún más extraño y sorprendente que nos obligará a replantearnos todo lo que sabemos.

Ver Ficha de Cuando Atacan las Supernovas de la serie La Historia del Universo

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