El Universo y el Sistema Solar: Novas y Supernovas
Las novas y las supernovas son estrellas que explotan en el espacio liberando parte de su material. A lo largo del tiempo su brillo aumenta notablemente y de forma espectacular. Las novas aumentan enormemente su brillo de forma súbita y después palidecen lentamente, pero a pesar de eso siguen viviendo durante cierto tiempo. Mientras la explosión de las supernovas destruye o modifica a la estrella; además éstas son muy raras en nuestra galaxia y se observan con bastante frecuencia en las fotos.
En los siglos pasados, cuando todavía la astronomía no se había consolidado como ciencia, una estrella que de repente aparecía en el cielo y antes no se había visto, se le llamaba “nova”, es decir estrella nueva. Esta denominación se demostró incorrecta, ya que estas estrellas existían mucho antes de que se pudieran ver a simple vista. En este artículo vamos a ver qué son las novas y las supernovas.
Novas y supernovas dan origen a explosiones estelares que son muy importantes para los astrónomos que estudian la formación de elementos en el espacio, debida a reacciones nucleares que tienen lugar en las estrellas.
Las novas: formación y evolución
Los astrónomos consideran que quizá existan una docena de estrellas novas en nuestra Vía Láctea, (la galaxia de la Tierra), cada año, pero que algunas de ellas están demasiado lejos para poder verlas o es probable que su visión no es clara por la materia interstelar.
De hecho, es más fácil observar a las novas en otras galaxias cercanas que en la nuestra. El término de novas está relacionado con el año de su aparición y con la constelación en la que aparecen. Estas estrellas aumentan de varios miles de veces su brillo en cuestión de días o de horas y después experimentan un período de transición en el cual palidecen para algún tiempo después cobrar brillo de nuevo. A partir de ahí viven otra fase de palidez y acaban llegando a su nivel original de brillo.
Las novas tienen un período de evolución muy largo. Son estrellas variables porque su capa esterior presenta un exceso de helio, formado mediante reacciones nucleares, que expulsan en pequeñas capas de gas de manera explosiva y después se normalizan. Lo que queda de la masa restante es una enana blanca y quizá este fenómeno suceda siempre con las novas enanas, que surgen una y otra vez a intervalos regulares de unos cientos de días.
Estas estrellas ocurren en sistemas binarios formados por una enana blanca y una gigante roja. El gas de hidrógeno de la gigante es atraído por gravedad sobre la superficie de la enana blanca y tras miles de años el material se acumula de manera suficiente como para disparar una detonación termonuclear. Durante un período de algunos días la luminosidad de la estrella aumenta quizás en diez magnitudes y así permanece antes de volverse a apagar. La explosión se repite cada vez que se acumula material nuevo.
Las novas muestran una relación entre su máximo brillo y el tiempo que emplean en palidecer en una cierta cantidad de magnitudes. Los astrónomos, mediante mediciones de las novas más cercanas de las que conocen la distancia y el brillo, utilizan las novas de otras galaxias como indicadores de la distancia de esas galaxias.
El fenómeno de las estrellas supernovas
Cuando hablamos de supernova nos referimos a la explosión violenta y convulsiva de una estrella maciza. La explosión de una supernova es mucho más espectacular y destructiva que una nova y al mismo tiempo más rara. Su luminosidad supera en ciento veces la de una nova y es capaz de superar el brillo de todas las estrellas en una galaxia típica. ¿Cómo se forman las supernovas? Hay dos tipos de explosión que crean supernovas, la primera ocurre en un sistema binario cuando una enana blanca expulsa más materia de una estrella compañera de la que ésta puede soportar.
Ocurre que la enana blanca implosiona y luego rebota violentamente a partir del núcleo rígido en una explosión maciza; el segundo tipo de explosión se produce cuando una estrella maciza se queda sin combustible. Hacia el final de su vida, una estrella con al menos ocho veces la masa del Sol ha producido hierro en su núcleo mediante procesos de fusión nuclear. Como las reacciones nucleares que utilizan hierro consumen energía en lugar de producirla, el horno interno de la estrella se colapsa ya que el núcleo no puede mantenerse bastante caliente, el gas del núcleo no puede soportar el peso de las capas exteriores y la estrella se desmorona sobre si misma. El material se aplasta en el centro de la estrella y luego rebota, produciendo la explosión.
Las supernovas son poco frecuentes en nuestra galaxia y a pesar del aumento de su brillo sólo unas pocas pueden observarse a simple vista. Hasta 1987, sólo se habían identificado tres a lo largo de la historia y la más conocida es la que ocurrió en 1054 y cuyos restos se conocen como la nebulosa de Cangrejo.
Las supernovas, como las novas, se ven con más facilidad y frecuencia en otras galaxias. Sabemos, por ejemplo, que la supernova más reciente apareció en el hemisferio sur el 24 de febrero de 1987, en una galaxia satélite conocida como la Gran Nube de Magallanes. Esta supernova presenta rasgos particulares y es hoy objeto de intensos estudios astronómicos.
Hoy en día se conocen menos los mecanismos de las supernovas que los de las novas, sobre todo si hablamos de estrellas medias, que tienen más o menos la misma masa que el Sol. Las estrellas que tienen mucha más masa, explotan en las fases finales de su rápida evolución como resultado de un colapso gravitacional, ya que la presión creada por los procesos nucleares de la estrella no soporta el peso de las capas exteriores; en este caso hablamos de supernova de Tipo II.
Las supernovas de Tipo I se originan de modo similar a las novas. Estas no muestran casi ninguna presencia de hidrógeno durante la evolución de su brillo y se dividen en otras subclases.
De la explosión de una supernova quedan muy pocos restos, excepto una capa de gases que se expande. Ya dijimos que la más famosa es la nebulosa del Cangrejo; en su centro hay una estrella de neutrones que gira a gran velocidad. Las supernovas son partes significativas del material interstelar y junto a las novas aportan materiales al Universo que servirá para formar nuevas estrellas.
Para estudiar estrellas novas y supernovas primero hay que encontrarlas. En un año se pueden descubrir entre las 20-25 estrellas novas en la Vía Láctea y para observarlas se utilizan instrumentos como los prismáticos y oculares de telescopio. Es indispensable tener mapas estelares que presenten estrellas con una magnitud mínima de 8. En su fase principal las novas tienen un color rojizo o amarillo. Lo que debería hacerse es controlar el cielo galaxia por galaxia en busca de estrellas nuevas, que no estén en los mapas estelares. Mapas detallados que muestran estrellas con magnitud a partir de 8 pueden descargarse de la página web de AAVSO o en «The supernova Search Carts and Handbook».
