Qué encendió las lámparas que permitieron a la humanidad medir el universo

Cada año aprox. 1.000 supernovas de tipo Ia entran en erupción en el cielo. Estos estallidos estelares se iluminan y luego se desvanecen en un patrón tan repetible que se usan como "velas estándar", objetos tan uniformemente brillantes que los astrónomos pueden decir la distancia a uno por su apariencia.

Nuestra comprensión del universo se basa en estas velas estándar. Considere dos de los mayores misterios de la cosmología: ¿Cuál es la tasa de expansión del universo?? Y por qué esta tasa de expansión se está acelerando• Los esfuerzos para comprender ambas preguntas se basan en gran medida en las mediciones de distancia realizadas con supernovas de tipo Ia.

Aún así, los investigadores no entienden completamente qué desencadena estas explosiones extrañamente uniformes, una incertidumbre que preocupa a los teóricos. Si hay muchas formas en que pueden suceder, las pequeñas inconsistencias en cómo ocurren pueden corromper nuestras medidas cósmicas.

Durante la última década, se ha acumulado apoyo para una historia específica sobre las causas de las supernovas de Tipo Ia, una historia que rastrea cada explosión hasta un par de estrellas oscuras llamadas enanas blancas. Ahora, por primera vez, los investigadores han recreado con éxito una explosión de Tipo Ia en simulaciones por computadora del escenario de la enana blanca binaria, lo que le da a la teoría un impulso crítico. el motor detrás de algunas de las explosiones más importantes en la universidad

Detonar un enano

Para que un objeto sirva como una vela estándar, los astrónomos necesitan conocer su brillo intrínseco o luminosidad. Pueden compararlo con qué tan brillante (u oscuro) aparece el objeto en el cielo para determinar su distancia.

En 1993, el astrónomo Mark Phillips dibujado cómo cambia el brillo de las supernovas de tipo Ia con el tiempo. Lo que es más importante, casi todas las supernovas de Tipo Ia siguen esta curva, conocida como relación de Phillips. Esta consistencia, junto con el extraordinario brillo de estas explosiones, que son visibles a miles de millones de años luz de distancia, las convierte en las velas estándar más poderosas que tienen los astrónomos. Pero, ¿cuál es la razón de su consistencia?

Una pista proviene del elemento improbable níquel. Cuando se produce una supernova de tipo Ia en el cielo, los astrónomos detectan una efusión de níquel-56 radiactivo. Y saben que el níquel-56 proviene de las enanas blancas: estrellas oscuras y extintas que contienen solo un núcleo denso de carbono y oxígeno del tamaño de la Tierra, envuelto en una capa de helio. Sin embargo, estas enanas blancas son inertes; las supernovas son todo lo contrario. El rompecabezas es cómo pasar de un estado a otro. ¿Cómo haces eso?- dije Lars Bildstenastrofísico y director del Instituto Kavli de Física Teórica en Santa Bárbara, California, que se especializa en supernovas de Tipo Ia. "¿Cómo hiciste que explotara?"

Hasta hace unos 10 años, la teoría predominante era que una enana blanca extrae gas de una estrella cercana hasta que la enana alcanza una masa crítica, entonces su núcleo se vuelve lo suficientemente caliente y denso para provocar una reacción nuclear y detonar en una supernova.

Luego, en 2011, la teoría fue descartada. SN 2011feel Tipo Ia más cercano descubierto en décadas fue detectado tan temprano en su explosión que los astrónomos tuvieron la oportunidad de buscar una estrella compañera. No había nadie a la vista.

Los investigadores dirigieron su interés a una nueva teoría, la llamada Escenario D6- un acrónimo del trabalenguas "doble detonación degenerada doble impulsada dinámicamente" acuñado por ken shenun astrofísico de la Universidad de California, Berkeley. El escenario D6 sugiere que una enana blanca atrapa a otra enana blanca y roba su helio, un proceso que libera tanto calor que desencadena la fusión nuclear en la envoltura de helio de la primera enana. El helio derretido envía una onda de choque profundamente en el núcleo del enano, luego detonó.