Cuando una estrella como el Sol muere, arroja sus capas exteriores al espacio, dejando que su núcleo caliente y denso se enfríe durante los eones. Pero otros tipos de estrellas expiran con explosiones titánicas, llamadas supernovas. Una supernova puede brillar tanto como toda una galaxia de miles de millones de estrellas «normales». Algunas de estas explosiones destruyen por completo la estrella, mientras que otras dejan tras de sí una estrella de neutrones superdensa o un agujero negro, un objeto con una gravedad tan poderosa que ni siquiera la luz puede escapar de él.
Las supernovas se dividen en dos grandes categorías, conocidas como Tipo I y Tipo II, que se definen por el espectro de la materia que se expulsa al espacio y por la forma en que las estrellas se iluminan y se apagan. Sin embargo, a medida que se descubren más supernovas, la línea que divide las dos categorías se difumina.
Las supernovas de Tipo I más conocidas se conocen como Tipo Ia. Las supernovas de tipo Ia se producen probablemente cuando una estrella enana blanca -el «cadáver» de una estrella de masa media como el Sol- estalla completamente en pedazos.
Los astrónomos sospechan que las enanas blancas son las culpables porque las supernovas de tipo Ia suelen producirse en regiones del espacio que contienen mayoritariamente estrellas viejas, lo que sugiere que un tipo Ia es la explosión de una estrella de larga vida. Las estrellas que viven mucho tiempo no pueden ser especialmente masivas, lo que añade credibilidad a la teoría de las enanas blancas. Además, los espectros de las supernovas de tipo Ia muestran poco o ningún hidrógeno, el elemento más común en el universo. En cambio, muestran mucho carbono y oxígeno, que es la composición de una enana blanca.
La masa máxima de una enana blanca es 1,4 veces la del Sol, un valor conocido como el límite de Chandrasekhar. Las enanas blancas de masa cercana a la de Chandrasekhar son esencialmente idénticas, por lo que sufren explosiones casi idénticas.
La teoría más popular para convertir una estrella enana blanca en una supernova es mediante un acto de canibalismo estelar. Si una enana blanca tiene una estrella compañera cercana, podría robar gas de la superficie de la compañera. Si la cantidad de material acumulado por la enana blanca hace que su masa se acerque al límite de Chandrasekhar, la enana blanca podría explotar, sin dejar nada atrás.
Remanente de supernova de la Nebulosa del CangrejoLas estrellas que producen supernovas de tipo II, por otra parte, probablemente nacen en los brazos espirales de una galaxia -regiones pobladas por muchas estrellas jóvenes y brillantes- y no viven lo suficiente como para alejarse de sus lugares de nacimiento. Debido a su corta vida, estas estrellas también deben ser masivas.
El brillo de una supernova típica de tipo II alcanza su máximo después de una o dos semanas y permanece casi constante hasta dos meses. A continuación, desciende repentinamente, seguido de una atenuación más constante durante los siguientes meses. El patrón de emisión de luz a lo largo del tiempo es consistente con la explosión de una estrella «supergigante».
Una supergigante ha progresado a través de una secuencia de etapas que produjeron elementos cada vez más pesados en su núcleo -desde hidrógeno hasta helio, carbono, oxígeno, etc. Pero esta secuencia llega a un violento final cuando el núcleo se convierte en hierro. El hierro sólo puede absorber energía nuclear, no producirla. Como ya no puede producir energía, la estrella pierde su fuente de presión interna y se colapsa.
Cuando el colapso alcanza una densidad crítica se detiene. En este punto, la materia del núcleo de la estrella está tan apretada que un bloque de su material del tamaño de un terrón de azúcar pesaría millones de toneladas. El núcleo se ha convertido en una estrella de neutrones, un objeto más masivo que el Sol, pero con sólo unos pocos kilómetros de diámetro.
El proceso de colapso libera suficiente energía para romper las capas exteriores de la estrella en pedazos y lanzarlos al espacio a varios porcentajes de la velocidad de la luz. Estos fragmentos transportan helio, calcio, oxígeno, carbono y otros elementos al espacio, donde algún día podrán incorporarse a nuevas estrellas y planetas.
¿En qué se diferencia una nova de una supernova?
Concepto artístico de una nova «Nova» es una palabra latina que significa «nuevo». En astronomía se utiliza para describir un objeto que de repente brilla mucho más que antes. Las novas se producen en sistemas estelares múltiples en los que una enana blanca, una estrella de neutrones o incluso un agujero negro atrae gases de la atmósfera exterior de una estrella compañera hacia una envoltura de materia a su alrededor.
A medida que se acumula más materia, el gas se vuelve cada vez más caliente y denso, hasta que el repentino inicio de la fusión de hidrógeno en la envoltura desencadena una enorme explosión termonuclear. El brillo de la estrella se multiplica por un millón, lo suficiente para que sea tan luminosa como las estrellas más brillantes.