Divulgación Supernovas Ia

[Jaime Rudas]

Como nos alertara La Mula Francis, Nature acaba de publicar una serie de interesantísimos artículos divulgativos sobre el 'universo oscuro'. En el referente a energía oscura se dice lo siguiente:
«The intrinsic brightness of a type Ia is fixed by how fast its light fades — brighter ones burn more briefly. So by counting how many days a type Ia takes to fade, you can work out how much light the explosion emitted; then, by measuring its apparent brightness at Earth, you can calculate how far away the supernova really is and how long the light has been travelling. This type of cosmological probe is called a standard candle».
Según tenía entendido, las supernovas Ia tienen una curva de luminosidad (absoluta) igual para todas, lo que nos permite determinar tanto su distancia (midiendo la magnitud aparente pico), como la expansión (midiendo la dilatación temporal de la curva).
Teniendo en cuenta lo anterior, no logro entender la primera parte de la cita: «La luminosidad intrínseca de una supernova Ia está determinada por qué tan rápido decae su brillo: entre más brillante, se extingue más rápidamente. Así, al contar los días que dura una Ia en extinguirse, se puede calcular la cantidad de luz que emite». ¿Significa eso que las Ia no tienen la misma luminosidad?

[Richard R Richard]

Re: Supernovas Ia

The intrinsic brightness of a type Ia is fixed by how fast its light fades — brighter ones burn more briefly.

Esto no se lleva del todo bien con que ha posteado el mismo Francisco Villatoro afirmando lo que tu dices, en este articulo escribe

La hipótesis de partida es la siguiente: una supernova de tipo Ia ocurre cuando se tiene una pareja de estrellas formada por una estrella enana blanca y (normalmente) una gigante roja. La enana blanca “roba” material a la gigante roja, hasta que llega un momento a una masa dada (1.38 veces la masa del Sol) que el material robado se fusiona de forma incontrolada, produciendo una titánica explosión que destruye el sistema (la explosión de supernova tipo Ia). Como esta explosión siempre ocurre cuando se alcanza este límite de masa, la energía liberada en detonación es siempre “más o menos” la misma, por lo que el brillo absoluto de las supernovas tipo Ia será siempre igual. Esta energía es enorme: el brillo absoluto de una supernova de tipo Ia es equivalente al de 5000 millones de soles, por lo que es “fácil” detectarlas en galaxias muy lejanas.

Te digo como lo entiendo ese "mas o menos" no significa que siempre es lo mismo, si bien la magnitud de brillo absoluto es muy similar, solo varia el brillo aparente que es el que vemos aqui a la distancia, y la magnitud de brillo absoluto es mayor cuanto mas rapido se extingue, pues la misma cantidad de energia se libero en menos tiempo, por que el proceso de explosion se da cuando se alcanza un valor determinado de masa y energeticamente deben ser muy similares las explosiones .


Ahora bien porque una libera mas rapido la energía que la otra no lo se.


yo lo que creo entender es que el espectro de radiación es muy similar en cada explosión, por lo tanto los corrimientos al rojo dan idea de la distancia también, y como intensidad por tiempo dan idea de energía liberada, que tiene una cota bastante precisa según marcan pues la explosión sucede cuando la masa alcanza un valor critico. Entonces el tiempo debe relacionarse inversamente al brillo.

[Jaime Rudas]

Re: Supernovas Ia

Esto no se lleva del todo bien con que ha posteado el mismo Francisco Villatoro afirmando lo que tu dices, en este articulo escribe

Iteresantísimo articulo (ten en cuenta que no es de Francisco Villatoro, sino del astrofísico Ángel R. López Sánchez). Y, sí, parece que ahí también se dice que la luminisidad de las supernovas Ia es, "más o menos", la misma para todas, aunque lo sustancial del artículo es mostrar que esta podría variar de acuerdo con su metalicidad (recordemos que en astrofísica la metalicidad se refiere al contenido de elementos diferentes al hidrógeno). Sin embargo, el mismo artículo dice que esta variación no afecta las mediciones de distancias, por lo que persiste mi duda sobre a qué puede referirse eso de que «la luminosidad intrínseca de una supernova Ia está determinada por qué tan rápido decae su brillo: entre más brillante, se extingue más rápidamente».

[Richard R Richard]

Re: Supernovas Ia

ten en cuenta que no es de Francisco Villatoro, sino del astrofísico Ángel R. López Sánchez)..

Aha pense que solo era una persona la que postea allí, bueno , tengo que prestar mas atención.

volviendo al tema todo lo que mirado en internet, aqui me llamo la atención

[FONT=sans-serif]Dada la similitud en las formas y en la magnitud de las curvas de luz de todas las supernovas de tipo Ia observadas hasta la fecha, es que son utilizadas como medida estándar de luminosidad en astronomía extragaláctica, lo que en términos astrofísicos se llama una [/FONT]candela estándar[FONT=sans-serif]; en este caso, se pueden calibrar con una décima de magnitud. Las ventajas con respecto a las demás candelas estándar, como las [/FONT]cefeidas clásicas[FONT=sans-serif], es que su alta luminosidad permite detectarlas en galaxias muy lejanas, ayudando a inferir distancias de objetos que, de otra manera, sería imposible calcular. La razón de la similitud de las curvas de luminosidad es aún cuestión de debate, pero parece estar relacionada, en parte, con el hecho de que las condiciones iniciales en que se generan estos fenómenos sean casi idénticas. Estas propiedades tan favorables han revolucionado la [/FONT]cosmología[FONT=sans-serif], permitiendo desvelar la [/FONT]expansión acelerada del universo[FONT=sans-serif] gracias a su utilización estadística.[/FONT]

en la busqueda de curvas de luz he encontrado este trabajo, que explica lo laborioso que es obtenerlas, y como calcualr las distancias a partir de ellos.

Pero igualmente no aclaran porque en algunos casos el tiempo es mayor o menor.

[Alriga]

Re: Supernovas Ia

Publicado esta semana por la NASA. El tipo de Supernova Ia conocido consiste en la explosión de una enana banca que "roba" masa a una estrella compañera y explota al llegar a 1.4 masas solares. Todas estas supernovas Ia tienen el mismo brillo intrínseco.

"Pero a medida que los astrónomos han ido encontrando más y más ejemplos de explosiones tipo Ia, incluso con el telescopio Kepler, se han ido dando cuenta de que no todas son iguales. Mientras que algunas de estas supernovas ocurren cuando una enana blanca roba a su compañero demasiada materia, otras son el resultado de la fusión de dos enanas blancas. De hecho, las fusiones de enanas blancas podrían ser más comunes. Más investigación de supernovas con Kepler ayudará a los astrónomos en su búsqueda para descubrir si de los diferentes mecanismos tipo Ia resulta en que algunas supernovas son más brillantes que otras, lo que ayudaría a precisar cómo se usan para medir la expansión del universo"

Kepler Beyond Planets: Finding Exploding Stars

Tipos de Supernovas:



Saludos.

[Alriga]

Dynamically Driven Double-Degenerate Double-Detonation Type Ia Supernovae

La sonda espacial GAIA ya ha sido protagonista de un par de hilos de LwdF: Catálogo de estrellas de la Vía Láctea y también Diagrama Hertzsprung-Russell

Ahora es protagonista en relación a las Supernovas Ia, pues parece que GAIA ha encontrado evidencias de $\bold{D^6}$, "Dynamically Driven Double-Degenerate Double-Detonation Type Ia Supernovae"

$D^6$ se inicia con dos enanas blancas que describen órbitas cercanas una alrededor de la otra. Según $D^6$, la enana blanca más masiva empieza en algún momento a absorber materia a la más ligera, tan rápidamente y de forma tan turbulenta que parte del helio de la materia transferida alcanza masa crítica y explota. Esta detonación desencadena la explosión sucesiva de la capa de carbono y de la capa de oxígeno de la enana más pesada: la enana masiva estalla como Supernova del tipo Ia. Y como consecuencia de la explosión, la otra enana blanca sale disparada hacia el espacio a gran velocidad.

Esto es lo que dice la teoría, pues bien GAIA ha encontrado tres "enanas blancas con hipervelocidad", que vuelan a través de la galaxia a más de 1000 km/s, lo que es velocidad suficiente para que al cabo de un tiempo escapen de la gravedad de la Galaxia. En el documento científico, sostienen que este descubrimiento representa un primer indicio relevante de $\bold{D^6}$

El artículo: Three Hypervelocity White Dwarfs in Gaia DR2: Evidence for Dynamically Driven Double-Degenerate Double-Detonation Type Ia Supernovae

Saludos.

[Richard R Richard]

Re: Supernovas Ia

Gracias por la información, siempre estos temas desatan mi imaginación....No debería haber rastros de la supernova? , algo así como una nebulosa planetaria, detrás de la trayectoria de las estrellas hiper veloces, que surjan con del modo previsto por $D^6$ , es cuestión de apuntar telescopios sobre la línea imaginaria. Mas fácil hallar la prueba cuanto mas reciente el evento de la supernova IA.

Algunas noticias y fuentes en
https://www.robotitus.com/estrellas-...racias-a-gaia/

https://www.investigacionyciencia.es...-de-gaia-16423

[Alriga]

Re: Supernovas Ia

... No debería haber rastros de la supernova? , algo así como una nebulosa planetaria, ...

Observa que en el artículo científico que he enlazado, Three Hypervelocity White Dwarfs in Gaia DR2: Evidence for Dynamically Driven Double-Degenerate Double-Detonation Type Ia Supernovae a las 3 estrellas hiperveloces las llama D6-1 D6-2 y D6-3 y en las páginas 12-13 dice:

"... For stars D6-1, D6-3, and GD 492 we find no SN remnant candidate sources along the past velocity vectors. We note that this does not rule out their association with a SN, because SN remnants can dissipate into the interstellar medium on timescales ranging from a few thousand years up to a few hundred thousand years, depending on the remnant.

However, as shown in Figure 10, D6-2’s position $\bold{9\times 10^4}$ year in the past corresponds nearly precisely to the geometric center of the faint, old SN remnant G70.0-21.5. This remnant, first identified by Fesen et al.(2015), consists of a nearly circular shell of Hα filaments, along with several other spectral lines only associated with slowly moving, radiative shocks from an old SN remnant. Additionally, Fesen et al. (2015) report faint ROSAT X-ray emission from the center, another indication of a SN remnant

Of the known remnants, G70.0-21.5 lies furthest from the Galactic plane, suggesting it was produced by a SN Ia. The distance to G70.0-21.5 inferred from its shock velocities is 1 − 2 kpc, consistent with D6-2’s parallax-measured distance of 1.0 ± 0.1 kpc. Fesen et al.(2015) also conclude that the remnant is quite old, perhaps between several $10^4$ and $10^5$ year. The probability of a chance alignment between D6-2’s past position and the projected center of an unassociated SN remnant that is at a consistent distance and has a consistent age is likely very small, especially given the lack of any other obvious SN remnants in the VTSS images of this region. However, this probability should be quantified in future work."

... recordemos que en astrofísica la metalicidad se refiere al contenido de elementos diferentes al hidrógeno ...

En esto me he fijado hoy, entiendo que debería decir elementos diferentes al Hidrógeno o al Helio, que son los dos únicos elementos que se generaron en abundancia en la nucleosíntesis primordial, $\approx 76\%$ de hidrógeno y $\approx 24\%$ de helio.

Saludos.

[Alriga]

... en relación a las Supernovas Ia, pues parece que GAIA ha encontrado evidencias de $\bold{D^6}$, "Dynamically Driven Double-Degenerate Double-Detonation Type Ia Supernovae"

$D^6$ se inicia con dos enanas blancas que describen órbitas cercanas una alrededor de la otra. Según $D^6$, la enana blanca más masiva empieza en algún momento a absorber materia a la más ligera, tan rápidamente y de forma tan turbulenta que parte del helio de la materia transferida alcanza masa crítica y explota. Esta detonación desencadena la explosión sucesiva de la capa de carbono y de la capa de oxígeno de la enana más pesada: la enana masiva estalla como Supernova del tipo Ia. Y como consecuencia de la explosión, la otra enana blanca sale disparada hacia el espacio a gran velocidad.

Esto es lo que dice la teoría, pues bien GAIA ha encontrado tres "enanas blancas con hipervelocidad", que vuelan a través de la galaxia a más de 1000 km/s, lo que es velocidad suficiente para que al cabo de un tiempo escapen de la gravedad de la Galaxia. En el documento científico, sostienen que este descubrimiento representa un primer indicio relevante de $\bold{D^6}$ ...

En este vídeo hablan del tema a partir de 1:10:59 / 2:13:16 y es muy interesante:

Si el vídeo desaparece, el podcast está en Podcast CB SyR 274: Día del asteroide; Marte; supernovas; misión solar China

Saludos.

[Alriga]

Recientemente se descubrió una supernova Tipo Ia inusual que aumenta de brillo de forma anormalmente lenta y es de las más brillantes de su clase. Esa estrella en explosión, denominada "supernova LSQ14fmg", fue descubierta por un equipo de investigación internacional de 37 miembros, dirigido por el profesor asistente de física de la Universidad Estatal de Florida Eric Hsiao. Su investigación, que se ha publicado en el Astrophysical Journal y el pre-print de arxiv es Carnegie Supernova Project II: The slowest rising Type Ia supernova LSQ14fmg and clues to the origin of super-Chandrasekhar/03fg-like events

Leyendo la introducción me entero de que cada vez hay más tipos de supernovas Ia anómalas que podrían estar poniendo en duda que las SNe Ia sean tan buenas candelas estándar cosmológicas como se creía inicialmente, traduzco una parte del paper:

Las observaciones de las distantes supernovas de Tipo Ia (SNe Ia) condujeron al descubrimiento de la expansión acelerada del Universo y a mediciones precisas de la constante de Hubble-Lemaitre. A pesar del éxito, no hay consenso sobre el origen o los orígenes de SNe Ia más allá de que son explosiones termonucleares de enanas blancas de oxígeno y carbono. La gran mayoría de las SNe Ia son notablemente uniformes y siguen la estrecha relación de la tasa de disminución de la luminosidad (o relación Phillips). La correlación brillante-lenta/rápida permite que las SNe Ia sean utilizadas como candelas cosmológicas estándar.

A medida que se acumulan los datos de observación sobre SNe Ia, han comenzado a surgir objetos con propiedades extremas o peculiares y a formar subgrupos dentro de la clasificación de SN Ia, como el subluminoso 91bg y 02cx-like, así como los subgrupos superluminosos 91T-like y los subgrupos "super-Chandrasekhar" o 03fg-like. Debido a su carácter extremo, el enfoque de identificar los orígenes de estos subgrupos, que permite una definición más clara de la población normal, ha demostrado ser más fructífero que el estudio de los objetos normales por sí solo.

El límite de Chandrasekhar de 1,4 M⊙ proporciona el límite de masa teórica por encima del cual la presión de degeneración de los electrones de una enana blanca (WD) no giratoria ya no puede soportar la estrella contra su gravedad. Una SN Ia excepcionalmente luminosa descubierta por el Supernova Legacy Survey (SNLS-03D3bb o SN 2003fg) parece haber desafiado este límite y se destaca de la población normal que sigue la estrecha relación de Phillips. Los descubrimientos posteriores de la superluminosa SNe 2007if y 2009dc compartieron propiedades distintivas similares y confirman este subgrupo de SNe Ia peculiares, comúnmente denominado "super-Chandrasekhar" SNe Ia.

Como están situados a casi una magnitud completa más brillante que las SNe Ia normales con tasas de disminución similares en la relación de Phillips, la luminosidad parecía ser la característica definitoria de este peculiar subgrupo. Sin embargo, los descubrimientos de objetos más tenues que comparten otras similitudes con los sobreluminosos, como SNe 2006gz, 2012dn, y ASASSN-15pz sugieren un amplio rango de masas de eyección. A medida que las luminosidades máximas de los objetos más tenues se extienden en el rango de SNe Ia normales de tasas de disminución similares, y se sugieren otras fuentes de energía para sus luminosidades, ya no está claro que ninguna sea "super-Chandrasekhar" en la masa de la eyección. Por lo tanto, a lo largo de este trabajo, el término "03fg-like" se utilizará en lugar de "superChandrasekhar", siguiendo la convención de nombrar al peculiar subgrupo después del primer objeto de su tipo descubierto. Los objetos del tipo "03fg" son extremadamente raros.

Hasta la fecha, menos de diez objetos han sido identificados como candidatos, y unos pocos más tenían propiedades marginales de identificación, como SN 2004gu, SN 2011hr, LSQ12gdj, y iPTF13asv, lo que apunta a posibles conexiones con otros subgrupos peculiares.

Los miembros del grupo de 03fg tienen tasas de disminución relativamente bajas en sus curvas de luz de banda B y V, posicionando a estos SNe Ia en el extremo brillante y de lenta disminución de la relación de Phillips. También tienen tiempos de aumento ligeramente más largos en comparación con la SNe Ia normal. En general, los espectros ópticos de SNe Ia de 03fg a máxima luz se asemejan a los de los objetos normales, dominados por líneas de elementos de masa intermedia (EMI), como Si, S y Ca. Sin embargo, también muestran características distintivas: líneas espectrales débiles y bajas velocidades de expansión con la máxima luz (tan bajas como 8.000 km s-1 en los eventos más luminosos). Algunos 03fg-como SNe Ia muestran evidencia de material sustancial sin quemar a través de fuertes y/o persistentes características ópticas C II. En el infrarrojo cercano (NIR), por otra parte, las características espectrales de 03fg y SNe Ia normal son drásticamente diferentes. La prominente "rotura de la banda H" espectroscópica que emerge unos días después del máximo de luz en los objetos normales no existe o aparece mucho más tarde en los objetos de tipo 03fg.

Asumiendo que el aumento más lento y la alta luminosidad resultan de mayores cantidades de 56Ni producidas, la regla de Arnett produce masas de 56Ni excepcionalmente altas de 1,3 - 1,8 M⊙. Incluso sin tener en cuenta los IME y el material no quemado observado en los espectros, algunas de estas explosiones ya están cerca o por encima de la masa de Chandrasekhar, a menos que haya otras fuentes de energía en juego.

………………

En este documento, presentamos las observaciones del Carnegie Supernova Project-II de las observaciones del 03fg-like SN Ia LSQ14fmg. Este objeto exhibe varias propiedades peculiares pronunciadas que son únicas o las mejor observadas entre el grupo de 03fg y pueden ayudar a revelar el origen de los eventos de 03fg. Se presenta el conjunto de datos del LSQ14fmg y las posibles explicaciones teóricas de las peculiaridades observadas. En la sección 2 se describen los detalles de las observaciones. En las secciones 3 y 4, las propiedades fotométricas y espectroscópicas del LSQ14fmg se comparan con las del normal y el 03fg-like SNe Ia. En la Sección 5, se presenta un análisis de la galaxia anfitriona del LSQ14fmg. Las posibles explicaciones teóricas de las propiedades únicas observadas del LSQ14fmg se exploran en la Sección 6, seguidas de un resumen de conclusiones en la Sección 7.
……………….

La semejanza con la SNe Ia normal en las bandas más azules, en combinación con la preferencia por anfitriones de baja luminosidad y formación de estrellas (Sección 5), significa que un objeto como el LSQ14fmg puede ser un contaminante significativo para una muestra de SN Ia de cosmología de alto desplazamiento, que sólo puede muestrear las bandas más azules del marco en reposo en unas pocas épocas …

Información adicional en FSU-led research team discovers unique supernova explosion

Saludos.

[Alriga]

Primera detección de la historia de la emisión de radiofrecuencia de una Supernova tipo Ia

Recordad que una SN-Ia se origina cuando en un sistema binario uno de los componentes, una enana blanca absorbe material de su compañera y alcanza una masa crítica de ~1.4 masas solares lo que produce la explosión supernova. Si el origen es el mismo en todas las SN-Ia, todas tienen el mismo brillo intrínseco, por lo tanto el que desde la Tierra veamos unas más brillantes o más débiles que otras dependerá exclusivamente de la distancia: las SN-1a son “candelas estándar” para la medida de distancias.

Lo que no se sabía hasta ahora es si la compañera debía ser también una enana blanca o podía tratarse de una estrella de la secuencia principal. Ayer 17 de mayo se publicó en la prestigiosa revista Nature el artículo A radio-detected type Ia supernova with helium-rich circumstellar material, que permite la lectura gratuita.

En la débil galaxia SDSS J111147.15+292305.9 ubicada en la Osa Mayor (AR=11h11m47.19s DEC=+29º23’06.5’’) a una distancia de 426 millones de años luz apareció en 2020 la supernova tipo Ia denominada SN 2020eyj. “Cuando vimos, en la supernova SN2020eyj, indicios de una fuerte interacción con el material de la estrella compañera, tratamos de observar la explosión en radio, algo que llevaba intentándose sin resultado durante décadas”, explica Erik Kool, investigador de la Universidad de Estocolmo y autor principal del artículo. Si esa compañera era una enana blanca o una estrella de la secuencia principal es algo que podían revelar las imágenes en radio.

Esta primera detección en radio de una supernova de tipo Ia es un hito que ha permitido demostrar que la enana blanca que explotó estaba acompañada de una estrella normal, no degenerada, antes de la explosión. Además, con estas observaciones se puede estimar la masa y geometría del material que rodea la supernova, lo que nos permite entender mejor cómo era el sistema antes de la explosión.

Este trabajo, cuya contribución en datos de radio se lideró desde el Instituto de Astrofísica de Andalucía (España), ha permitido confirmar que el material expulsado en la explosión de supernova chocó, tras viajar sesenta días, con el material que rodeaba el sistema, compuesto mayormente por helio, lo que indica que la estrella compañera no era una enana blanca. Además, los modelos preveían que la emisión en radio, en caso de existir, tardaría muchos meses en ser detectable y, en efecto, el equipo científico tuvo que esperar año y medio para detectar la contrapartida en radio de la supernova.

El resultado ha sido posible gracias a e-MERLIN, un conjunto de 7 radiotelescopios de muy alta resolución angular ubicados en el Reino Unido con diámetros de antena de 76, 25 y 32 metros, y formando una matriz distribuida a lo largo de 217 km.

La inusual curva de luz de SN 2020eyj, la emisión infrarroja, la detección de líneas de emisión del helio y la inédita detección en radio hacen única a esta supernova, un tesoro de información con implicaciones en múltiples campos de investigación. Estudiar más sistemas similares nos permitirá comprender mejor el origen de estas candelas estándar y la evolución química de galaxias.

Ahora que se ha demostrado que las observaciones en radio pueden proporcionar información directa y única para entender este tipo de supernovas, se abre un camino para estudiar estos sistemas con la nueva generación de instrumentos de radiofrecuencia, como el Square Kilometre Array Observatory (SKAO) en el futuro.

Saludos.

[Alriga]

Vídeo de la NASA sobre Supernovas tipo Ia y su utilidad como candelas estándar. La NASA cree que cuando entre en servicio el Telescopio Espacial Nancy Grace Roman con su amplio y profundo campo de visión, éste descubrirá en un mes, tantas Supernovas Ia como se han observado por todos los telescopios del mundo en los últimos 20 años.

Saludos.