Los 10 tipos de supernova (y sus características)

Las supernovas son explosiones estelares que ocurren tras la muerte de estrellas masivas. Veamos cómo se clasifican en función de su proceso de formación y de sus propiedades energéticas y químicas.

Tipos supernovas

Cualquier amante de la Astronomía sabe que el Universo, además de ser un lugar maravilloso y asombroso, puede ser aterrador. Por los confines del Cosmos podemos encontrar cuerpos celestes tan extraños y sucesos tan violentos que se escapan de nuestra comprensión humana.

Y de todos ellos, uno de los más increíbles son las conocidas como supernovas, que en lo que se refiere a fenómenos astronómicos titánicos, son, sin lugar a dudas, las reinas. Estamos ante explosiones estelares donde se liberan ingentes cantidades de energía y rayos gamma que pueden atravesar toda una galaxia, que brillan como 100.000 estrellas juntas y que alcanzan temperaturas de más de 3.000.000.000 de grados centígrados.

Pero, ¿qué son las supernovas? ¿Cómo se clasifican? ¿Cuántos tipos existen? ¿Qué diferencia unos tipos de otros? Si siempre has tenido curiosidad acerca de la naturaleza de estas supernovas, estás donde debes estar, pues en el artículo de hoy daremos respuesta a estas y muchas otras preguntas.

Las supernovas se clasifican en distintos tipos en función de su composición, de su luminosidad y de su proceso de formación. Aun así, describir estos tipos ha sido una tarea muy complicada para los astrónomos. Hoy, de la mano de las más recientes y prestigiosas publicaciones científicas, analizaremos dicha clasificación.

¿Qué son las supernovas?

Una supernova es una explosión estelar que sucede cuando una estrella masiva llega al final de su vida. En este contexto, una supernova es la última (en ocasiones la penúltima, pues algunas pueden dejar como remanente una estrella de neutrones o incluso un agujero negro) de las estrellas que tienen una masa entre 8 y 120 veces la del Sol.

De todos modos, también puede suceder cuando una enana blanca colapsa sobre sí misma debido a una reacción de fusión nuclear que la destruye. Pero ya llegaremos a esto. Por ahora, lo importante es quedarnos con el hecho de que las supernovas son potentes y luminosas explosiones estelares.

De hecho, su luminosidad, en su pico, que puede durar varias semanas e incluso meses, puede ser comparable con la de una galaxia entera. Y es que como hemos dicho, la cantidad de energía liberada es tan inmensa que una supernova puede brillar tanto como 100.000 estrellas juntas.

Las supernovas son sucesos astronómicos relativamente raros en el Universo, pues en galaxias promedio como la nuestra, la Vía Láctea, se cree que tienen lugar entre 2 y 3 supernovas cada 100 años. Y teniendo en cuenta que en la Vía Láctea podría haber más de 400.000 millones de estrellas, en efecto estamos ante sucesos extraños.

Y esta baja frecuencia hace que, por ende, sean difíciles tanto de estudiar como de detectar. Pero las que hemos podido observar ya han sido suficientes para comprender su naturaleza y desarrollar el sistema clasificatorio que veremos a continuación.

Sea como sea, lo que sí sabemos es que son fenómenos increíblemente violentos. Sin ir más lejos, en el año 2006 detectamos una supernova que se originó tras la muerte de una estrella que parecía tener una masa de 150 masas solares (se creía que el límite era de 120 masas solares) y que alcanzó una luminosidad 50.000 millones de veces más intensa que la del Sol.

En efecto, las supernovas son explosiones estelares que producen destellos de luz intensísimos y que liberan tanto los elementos químicos que la estrella había formado por fusión nuclear (de ahí que se diga que somos polvo de estrella) como cantidades ingentes de energía (del orden de 10 elevado a 44 Joules), incluida radiación gamma que puede atravesar toda la galaxia. De hecho, los rayos gamma de una supernova situada a 9.500 años luz (ofrecemos este dato porque es donde se encuentra UY Scuti, la estrella más grande del Universo, la cual está relativamente cerca de morir) podrían provocar la desaparición de la vida en la Tierra.

Y por si esto fuera poco, en el núcleo de la supernova se alcanza una temperatura tan alta que solo es superada por una colisión de protones (pero no cuenta porque es solo a nivel subatómico) o por la temperatura de Planck (que es la temperatura a la que estaba el Universo cuando este, en el Big Bang, estaba comprimido en la distancia más pequeña que puede existir), por lo que una supernova es el fenómeno más caliente del Universo a nivel macroscópico. Estamos hablando de 3 mil millones de grados.

¿Cómo se clasifican las supernovas?

La clasificación de las supernovas es muy compleja, pues desde su descubrimiento (o más bien descripción, porque desde la antigüedad se habían observado estos fenómenos en el cielo) han sido un verdadero quebradero de cabeza para los astrónomos.

De todos modos, la clasificación más aceptada es aquella que se hace de acuerdo a la espectroscopía, es decir, en función de la interacción entre la radiación electromagnética liberada por la supernova y la materia. En otras palabras, dependiendo de la emisión de energía y de las líneas de absorción de los elementos químicos que aparecen en su espectro, así como por las curvas de luz. En este sentido, estos son los principales tipos de supernovas.

Para facilitar su descripción, los hemos dividido en dos grupos: las que se forman por explosiones termonucleares (lo que hemos hablado al principio de enanas blancas) y las que se forman por colapso gravitatorio (las más comunes y que responden a la concepción general de supernova).

1. Supernovas de explosión termonuclear: Tipo Ia

Dentro de las supernovas de explosión termonuclear solo hay un subtipo: las de tipo Ia. A nivel de espectroscopía, estas supernovas no tienen hidrógeno pero sí una fuerte absorción de silicio cerca de su máxima luminosidad. Pero, ¿en qué consisten?

Las supernovas de tipo Ia se forman en sistemas binarios donde dos estrellas orbitan una alrededor de la otra. Pero no en todos los sistemas binarios, sino en unos muy específicos (cosa que explica que sean supernovas muy extrañas): una enana blanca y una gigante roja.

Durante la mayor parte de su secuencia principal, ambas estrellas son muy similares, pero las pequeñas diferencias en su masa pueden hacer que una entre en la fase de enana blanca antes que la otra (que sigue en la fase de gigante roja). Cuando esto sucede, la enana blanca, que tiene una densidad enorme porque procede del colapso gravitatorio de la estrella, empieza a atraer gravitatoriamente a su hermana. En efecto, la enana blanca empieza a devorar a su estrella vecina.

La enana blanca va aspirando a la gigante roja hasta que supera el conocido como límite de Chandraskhar. En ese momento, las partículas que componen a esta enana blanca ya no son capaces de sostener la presión del cuerpo celeste. Se enciende, pues, una reacción nuclear en cadena que lleva a fusionar, en pocos segundos, una cantidad de carbono tan alta que, en condiciones normales, tardaría siglos en quemar.

Esta enorme liberación de energía provoca la emisión de una onda de choque que destruye por completo la enana blanca, dando lugar así a una explosión increíblemente luminosa (más que cualquier otro tipo). Aun así, son supernovas muy extrañas.

Supernova-tipo-ia

2. Supernovas de colapso gravitatorio

Las más comunes y las que responden a nuestra concepción de supernova. Estas supernovas no tienen nada que ver con explosiones termonucleares en enanas blancas, sino todo lo contrario. En este caso, se forman tras el colapso gravitatorio de estrellas masivas (con una masa de, como mínimo, 8 masas solares) que han agotado su combustible.

Una estrella muere porque gasta todo su combustible y, cuando esto sucede, ya no hay reacciones de fusión nuclear que equilibren la gravedad. Es decir, no hay una fuerza que tire hacia fuera, solo la gravedad, que tira hacia el centro. Cuando se rompe este equilibrio, la estrella colapsa bajo su propia gravedad. Y es en ese momento cuando estalla en forma de supernova, sin dejar nada como remanente (poco común) o dejando como remanente una estrella de neutrones e incluso un agujero negro.

Las supernovas generalmente suceden por el colapso gravitatorio de estrellas masivas (entre 8 y 30 veces la masa del Sol) o hipermasivas (entre 30 y 120 veces la masa del Sol) y, pese a que estas sean las más frecuentes, siguen siendo fenómenos raros porque se estima que menos del 10% de las estrellas del Universo son así de grandes. Habiendo entendido esto, veamos qué subtipos existen.

2.1. Supernovas de tipo Ib

Recalcamos, de nuevo, que el proceso de formación de los ocho subtipos que veremos es básicamente el mismo: una explosión que sucede tras el colapso gravitatorio (y consecuente muerte) de una estrella masiva o hipermasiva. Por ello, las diferencias se reducen a nivel de la espectroscopía que hemos comentado. En este sentido, las supernovas de tipo Ib son aquellas que no presentan hidrógeno pero sí helio. A diferencia de las de tipo Ia, no hay absorción de silicio.

Supernova tipo ib

2.2. Supernovas de tipo Ic

Las supernovas de tipo Ic son similares a las Ib, aunque estas, a diferencia de las anteriores, no solo expulsaron sus capas de hidrógeno, sino también las de helio. Por ello, su espectro nos indica que no presentan ni hidrógeno ni helio (o, al menos, en muy poca cantidad) en su composición. Del mismo modo, tampoco hay absorción de silicio.

2.3. Supernovas de tipo Ic - BL

Las supernovas de tipo Ic - BL son un subtipo dentro de las Ic con la particularidad de tener unas líneas espectrales especialmente amplias. Esto nos indica que, por la velocidad del material (de más de 20.000 km/s), estas supernovas tienen unas energías sustancialmente más grandes que las de tipo Ic convencionales. De todos modos, no sabemos el origen de esta mayor energía.

2.4. Supernovas GRB-SNe

Las supernovas GRB-SNe son un subtipo dentro de las supernovas de tipo Ic - BL que proceden del término Gamma Ray Burst (GRB). Por lo tanto, se trata de las supernovas que emiten un chorro de rayos gamma que apunta hacia nuestra dirección, cosa que permite detectarlo. Por ello, es posible que todas las supernovas tengan este chorro de rayos gamma, pero que solo podamos ver aquellos que apuntan justo en nuestra dirección.

Rayos gamma

2.5. Supernovas de tipo IIP/IIL

Las supernovas de tipo IIP/IIL son aquellas que tienen amplias líneas de hidrógeno. Al parecer, son las supernovas que se forman generalmente tras el colapso gravitatorio de las estrellas supergigantes rojas, las cuales están rodeadas por una capa de hidrógeno. Realmente, tenemos dos subtipos:

  • Supernovas tipo IIP: Su luminosidad progresa de tal manera que, tras alcanzar su pico, llega a una especie de meseta en su curva de luz. La “P” viene, de hecho, de “plateau”, que vendría a ser una meseta.

  • Supernovas tipo IIL: Su luminosidad progresa de tal manera que, tras llegar a su pico, empieza a descender de forma lineal en su curva de luz. La “L” viene de “linear”.

2.6. Supernovas de tipo IIn

Las supernovas de tipo IIn son aquellas que tienen, en su espectro, unas líneas de hidrógeno muy estrechas (pero tienen hidrógeno, por lo que ya no están dentro del grupo I). Esto parece indicar que el hidrógeno que detectamos fue expulsado de la estrella antes de que explotara, algo que solo sería posible si, antes de la explosión final en forma de supernova, hubiera explosiones previas. Esto se ha confirmado con algunas supernovas que hemos observado.

2.7. Supernovas de tipo IIb

Las supernovas de tipo IIb son, seguramente, las que más quebraderos de cabeza han causado. Se trata de supernovas que empiezan con unas intensas líneas de hidrógeno (que la hacen estar en el grupo II) para luego perder este hidrógeno y parecerse a las del grupo I. Aun así, por sus características, constituyen su propio subtipo.

2.8. Supernovas superluminosas

Las supernovas superluminosas son un tipo especial de supernovas que pueden formar parte tanto del grupo I (sin hidrógeno) o del grupo II (con hidrógeno). Lo importante es que son supernovas especialmente brillantes. De hecho, son 100 veces más luminosas que las supernovas promedio. No sabemos exactamente qué sucesos astronómicos hacen que una supernova sea superluminosa, por lo que su naturaleza sigue siendo motivo de debate.

Supernova superluminosa
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