Las hipernovas podrían ser un espejismo: la física convencional explica cuatro estrellas antiguas

Las hipernovas, que se consideraban las explosiones más potentes de estrellas masivas, han perdido uno de los principales argumentos a su favor. Astrónomos reexaminaron la composición química de cuatro estrellas antiguas y descubrieron que la inusual mezcla de elementos puede explicarse por supernovas normales y, en un caso, también por la fusión de estrellas de neutrones. Para estos objetos ya no se necesita una explosión con una energía aproximadamente diez veces superior a la de una supernova normal.

Los rastros de antiguas catástrofes estelares los buscan los astrónomos en estrellas muy antiguas con bajo contenido de elementos pesados. Tales astros aparecieron en etapas tempranas de la vida del universo, cuando generaciones anteriores de estrellas aún no habían enriquecido el cosmos con abundante carbono, hierro y otros elementos. Por eso su composición química permite entender qué eventos enriquecieron el gas del que se formaron.

Varias estrellas inusuales fueron durante mucho tiempo una prueba contundente de la existencia de hipernovas. Los cálculos anteriores partían de que el material tras la explosión se mezcló bien, y que la siguiente estrella recibió aproximadamente la misma fracción de los distintos elementos expulsados. Cuando una supernova normal no podía reproducir la proporción observada de elementos, una hipernova con energía del orden de 10⁵² erg o mayor encajaba mejor.

Los autores del nuevo trabajo cambiaron esa suposición clave. El material tras la explosión no tiene por qué convertirse en una mezcla homogénea. El oxígeno, el silicio, el hierro y otros elementos se forman en capas distintas de la estrella y, tras la catástrofe, pueden dispersarse en direcciones diferentes. La nube de gas de la que más tarde se formará un nuevo astro puede recibir solo una parte del material expulsado.

Los investigadores recalcularon la composición de tres estrellas antiguas teniendo en cuenta esa dispersión no uniforme. Los modelos de supernovas normales con energías del orden de 10⁵¹ erg describieron el contenido observado de elementos mejor que los modelos previos de hipernovas. Los tres objetos antes formaban parte del conjunto de estrellas cuya composición química se usó como argumento a favor de explosiones extremadamente potentes.

El cuarto objeto resultó más complicado. El gigante rojo SMSS J200322.54-114203.3 contiene muchos elementos que pueden formarse por captura rápida de neutrones, incluidos la plata y el uranio. Antes se intentaba explicar tal conjunto con una hipernova magnetorrotacional, es decir, una explosión extremadamente potente de una estrella que gira rápidamente y tiene un campo magnético fuerte.

El nuevo cálculo mostró que las observaciones se describen mejor con una combinación de dos fenómenos astrofísicos más comunes. Una supernova normal pudo enriquecer el gas con ciertos elementos, y la fusión de estrellas de neutrones añadió núcleos pesados. Según los autores, el nuevo modelo reproduce la composición química con mayor precisión que la versión con hipernova.

A favor del escenario de fusión de estrellas de neutrones también habla el movimiento del gigante rojo. SMSS J200322.54-114203.3 se encuentra en el halo exterior de la Vía Láctea y se mueve en una órbita retrógrada, es decir, en dirección opuesta al movimiento de la mayoría de las estrellas del disco galáctico. Los autores consideran que el astro se formó en una galaxia pequeña que más tarde se incorporó a la Vía Láctea. La formación estelar lenta en ese entorno pudo dejar suficiente tiempo para que las estrellas de neutrones aparecieran, se aproximaran y colisionaran.

Los nuevos cálculos no prueban que las hipernovas no existan en el universo. Muestran algo más prudente: la composición química de cuatro estrellas que se consideraban pruebas importantes de hipernovas antiguas ahora puede explicarse sin recurrir a explosiones extremadamente potentes. Los autores proponen reevaluar otras estrellas inusuales de baja metalicidad, ya que la dispersión no uniforme del material tras una supernova puede modificar considerablemente la huella química que recibe la siguiente generación de astros.