¿Qué es una hipernova?

¿Alguna vez has sentido la necesidad de escapar del bullicio de la vida en la ciudad, lejos de todo el bullicio y de las vallas publicitarias de neón? ¿Alguna vez has sentido el deseo de atenuar las luces y mirar al cielo nocturno durante horas? Bueno, si tuvieras la suerte de deshacerte de las luces y tuvieras la oportunidad de descansar lujosamente sólo con el cielo sobre ti, estarías hipnotizado por el enorme número de estrellas que brillan en nuestro cosmos. ¡Lo que es aún más fascinante es el hecho de que la mitad de ellos podrían estar muertos a estas alturas!

Sí, lo has oído bien. Lo que se ve en el cielo nocturno es sólo la luz que las estrellas irradiaron, a millones de años-luz de distancia, antes de morir. Sin embargo, no todas las estrellas están muertas.

¿Cómo mueren las estrellas?

Al igual que los seres vivos, las estrellas tienen varias maneras de morir, pero sólo lo hacen después de varios miles de millones de años de gloria reluciente.

¿Cómo mueren las estrellas?

Las estrellas mueren cuando agotan su combustible nuclear. Los eventos que siguen, el destino de una estrella moribunda, dependen únicamente de la masividad de la estrella. Las estrellas más pequeñas, conocidas como “enanas rojas”, queman su combustible nuclear tan lentamente que podrían vivir hasta los 100 mil millones de años, lo que es mucho más antiguo que la edad actual de nuestro Universo. La estrella más cercana a nuestro sol, Próxima Centauri, es una enana roja que no es visible a simple vista.

Las estrellas de tamaño medio (hasta 1,4 veces la masa del Sol) mueren menos dramáticamente que otras. Cuando el núcleo se queda sin combustible de hidrógeno, se contrae bajo el peso de la gravedad. Sin embargo, algo de fusión de hidrógeno (formando helio) ocurrirá en las capas superiores, donde el efecto de la gravedad es menor A medida que el núcleo se contrae, comenzará a calentarse bajo una presión mayor. Esto hace que las capas superiores se expandan, formando así una gigante roja.

Eventualmente, el núcleo se calienta de nuevo, causando que el helio se fusione con el carbono. Cuando el combustible de helio se agota, el núcleo se expande y se enfría. Finalmente, el núcleo se enfriará hasta convertirse en una enana blanca, y eventualmente en una enana negra. Todo el proceso lleva unos cuantos miles de millones de años. Si te has estado preguntando, sí, ¡este también es el destino de nuestro sol! Afortunadamente, no viviremos lo suficiente para ver cómo respira por última vez.

Ahora viene la parte emocionante, que es por lo que estabas leyendo este artículo en primer lugar. Pero primero, ¿entiendes lo que es una supernova?

Supernova

Las supernovas nacen cuando las estrellas verdaderamente masivas (al menos 5 veces más grandes que nuestro sol) consumen rápidamente su combustible de hidrógeno. Esto produce toneladas de energía, calentando así el núcleo. El calor genera presión, y la presión creada por los procesos nucleares de una estrella también evita que esa estrella colapse.

Una estrella está en perpetuo equilibrio entre dos fuerzas opuestas. La gravedad de la estrella trata de apretarla en el espacio más pequeño y estrecho posible, mientras que el combustible nuclear que se quema en el núcleo de la estrella crea una fuerte presión hacia afuera.  Para estrellas masivas como estas, cuando se quedan sin combustible, empiezan a enfriarse. Esto reduce la presión externa de la quema de combustible nuclear y la gravedad gana. Hay un colapso repentino de toda la masa de la estrella hacia el centro, creando enormes ondas de choque, haciendo que las capas externas de la estrella exploten. Este dramático evento es una supernova.

Hipernova

Una supernova superluminosa, mejor conocida como hipernova, es una supernova extremadamente energética que se cree que resulta de un colapso severo del núcleo. Esto sucede tan rápidamente que las capas externas de la estrella no son conscientes de lo que ha sucedido, por lo que la estrella explota posteriormente con vientos vigorosos de fuertes ondas de choque, muy similar a una supernova.

La diferencia viene cuando la estrella es más de 30 veces más masiva que nuestro sol. Este tamaño gigantesco lleva a condiciones exageradas para una supernova. Las hipernovas son generalmente confundidas con supernovas, pero en realidad, estas dos son entidades completamente diferentes.  Una hipernova es un proceso que comienza después de la aparición de una supernova. Tan pronto como se excede el límite de una supernova, comienza a liberar radiaciones electromagnéticas de alta energía conocidas como explosiones de rayos gamma. Esto marca el inicio de la hipernova. Las hipernovas pueden ser consideradas como la segunda etapa de una supernova masiva.

¿Qué es un estallido de rayos gamma?

Los estallidos de rayos gamma son las explosiones más brillantes y violentas de nuestro universo, algunas de las cuales liberan más energía en 10 segundos que la que nuestro Sol emitirá en toda su vida útil de 10.000 millones de años. 

La luz de estos estallidos de rayos gamma ha estado viajando por más de la mitad de la edad del universo, y están entre los objetos más distantes jamás observados. Sin embargo, estar tan lejos y seguir siendo las cosas más brillantes del cielo significa que una cantidad increíble de energía debe estar produciendo estos destellos. Debido al colapso repentino del núcleo de una estrella moribunda, la energía intensa que se produce ya no puede ser contenida en la estrella. Esta energía se libera en forma de radiación de alta frecuencia en un destello inicial brillante de rayos gamma. Poco después, se emite un “resplandor” mucho más duradero a frecuencias más bajas (rayos X, ultravioleta, visible, infrarrojo, microondas y radio).

Las estrellas tienden a rotar sobre un eje en particular, y cuando mueren, este giro se hace más rápido, debido a la concentración de toda la materia en una región más pequeña. Este material en caída se transforma en un frenesí arremolinado, formando un disco en el interior de la estrella. En el vórtice resultante, el plasma sobrecalentado es atrapado por campos magnéticos altamente retorcidos. Como un cañón electromagnético, chorros de plasma y gases calientes atraviesan los polos de la estrella y se expulsan al espacio. El túnel a través de la estrella fuerza las corrientes de plasma en haces estrechos, enfocando fuertemente la energía del colapso. Sin embargo, ¿qué pasa si uno de estos rayos se dirige hacia nuestro planeta?

¿Qué tan mortal es un estallido de rayos gamma?

A pesar de la obvia fatalidad y el pesimismo asociados con las extinciones masivas, todavía tienden a atrapar nuestra imaginación. Después de todo, la repentina desaparición de los dinosaurios, presumiblemente debido a un golpe de asteroide, es una historia fascinante en sí misma. Por otra parte, los investigadores no tienen ninguna razón para rechazar la idea de que una explosión de rayos gamma, hace 440 millones de años, podría haber contribuido a la extinción masiva de los ordovícicos, que aniquiló a dos tercios de todas las especies del planeta.

La intensa radiación de una explosión de rayos gamma podría haber agotado hasta el 40% de la capa de ozono, lo que llevaría aproximadamente diez años para recuperarse de tal explosión. La pérdida de una fracción tan grande de la capa de ozono protectora habría permitido que la dañina radiación ultravioleta llegara a la Tierra durante años. Los organismos marinos que habitaban cerca de la superficie habrían estado más expuestos a la radiación UV, y por lo tanto habrían muerto a un ritmo mayor que los organismos que viven más profundamente. De hecho, la evidencia geológica confirma que las especies que viven cerca de la superficie del agua fueron las más afectadas en la extinción de los ordovícicos.

Si tus ojos pudieran detectar rayos gamma, observarías brillantes ráfagas de luz en el cielo aproximadamente una vez al día. Estos destellos serían tan deslumbrantes que momentáneamente eclipsarían todo lo demás en su visión, incluyendo nuestro sol. Afortunadamente, una ráfaga de rayos gamma cercana, transmitida directamente a la Tierra, es altamente improbable. Sin embargo, en una situación hipotética, si se produjera uno, la cantidad de daño dependería de dónde comenzó la explosión. Asumiendo que uno ocurre en nuestra galaxia de la Vía Láctea, pero muy lejos de nuestro propio sistema solar, las cosas podrían no ser tan malas.

Con los rayos gamma transmitidos directamente a la Tierra, la radiación gamma destruiría una parte significativa de nuestra atmósfera, específicamente la capa de ozono. Los fotones altamente energéticos que fluyen junto con el estallido causarían reacciones químicas masivas, llevando al smog fotoquímico, que agotaría aún más nuestra protección de los rayos cósmicos. Las dosis letales de radiación que la vida en la superficie experimentaría resultarían en una extinción masiva de la mayoría de las especies de vida en nuestro planeta. Básicamente, mientras que las explosiones de rayos gamma y las hipernovas son fascinantes de estudiar, es mejor mantenerlas a una distancia muy saludable.

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