Las supernovas son explosiones de enorme potencia que se producen con la muerte de las estrellas. En las profundidades de su núcleo, las estrellas fusionan el hidrógeno para transformarlo en helio, liberando energía que las calienta hasta hacerlas incandescentes. La gravedad impide que se desintegren como una «bomba de hidrógeno» termonuclear. Las estrellas con una masa suficientemente elevada pueden luego fusionar el helio, produciendo elementos más pesados, como el oxígeno, y continuar posteriormente la fusión de estos elementos hasta formar hierro. Allí el proceso llega a su fin, porque la fusión del hierro —o de elementos aún más pesados— no libera energía, sino que la requiere.
Con el paso del tiempo, las estrellas agotan el material que puede alimentar las reacciones de fusión. En ese momento se vuelven inestables (dicho sea de paso, nuestro Sol debería permanecer estable todavía durante miles de millones de años). Cuando una estrella mucho más masiva que el Sol consume su combustible, colapsa rápidamente bajo la acción de su propia gravedad: su parte interna se comprime hasta transformarse en una estrella de neutrones —un cuerpo de apenas unas decenas de kilómetros, compuesto por materia comprimida en neutrones y tan denso que un mililitro pesa tanto como toda el agua contenida en un gran lago—, o incluso en un agujero negro. Este proceso genera una onda de choque que atraviesa la materia estelar circundante, expulsándola al espacio y liberando una enorme cantidad de energía. Durante un breve período, la estrella que explota emite tanta energía como una galaxia entera.
Una supernova superluminosa (superluminous supernova, SLSN) es una supernova excepcionalmente brillante, que emite una cantidad de luz más de diez veces superior a la de una supernova más común de colapso del núcleo. El pasado mes de mayo, la revista Astronomy & Astrophysics publicó el artículo «Gamma-ray Signature of Superluminous Supernovae: Fermi-LAT GeV Detection of SN 2017egm and Evidence of a Central Engine» («La firma en rayos gamma de las supernovas superluminosas: detección en energías GeV de SN 2017egm mediante Fermi-LAT e indicios de la presencia de un motor central»). Los principales autores del artículo eran Fabio Acero, del Centre national de la recherche scientifique (CNRS) de Francia y de la Université Paris-Saclay, y Guillem Martí-Devesa, de la Universidad de Trieste, del Instituto Nacional de Física Nuclear de Italia y del Institut de Ciències de l’Espai de Barcelona. El artículo contaba además con más de un centenar de coautores, entre ellos Maria Elena Monzani, de la Universidad de Stanford e investigadora asociada del Observatorio Vaticano.
El grupo analizó los datos recogidos por el telescopio espacial Fermi de la NASA para la observación de rayos gamma (una forma de radiación semejante a los rayos X, pero de mayor energía). A propósito de las supernovas superluminosas, los autores escriben que «los mecanismos que alimentan su extraordinaria luminosidad siguen siendo objeto de debate». Sin embargo, una de las posibles explicaciones de «lo que hace que las SLSN sean tan diferentes de las supernovas normales de colapso del núcleo» sería una «nebulosa alimentada por el viento de un magnétar».
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En otras palabras, la estrella que colapsa da origen a un tipo particular de estrella de neutrones, llamada magnétar, dotada de lo que los autores describen como «propiedades extremas»: por ejemplo, un campo magnético excepcionalmente intenso y una velocidad de rotación de varios cientos de vueltas por segundo. El magnétar «convierte su energía de rotación en un viento de electrones y positrones», que interactúa con la nube de materia estelar expulsada al espacio y la hace brillar intensamente. En un primer momento, toda la radiación de alta energía producida por el magnétar es absorbida por la nube; sin embargo, a medida que este se expande y se vuelve menos denso, parte de esa radiación logra escapar en forma de rayos gamma.
El grupo estudió los datos relativos a una supernova denominada «SN 2017egm», de la que se había observado una emisión de rayos gamma. Los investigadores comprobaron que estos se comportaban de manera compatible con el modelo del magnétar y, en particular, con la predicción según la cual aparecerían solo unos sesenta días después de la explosión de la estrella. En cambio, las características de SN 2017egm no resultaban compatibles con los demás modelos propuestos para explicar la luminosidad de las supernovas superluminosas. ¡Parece, pues, que al menos algunas de ellas están alimentadas por magnétares!
La materia de la que estamos hechos —desde el hierro presente en nuestra sangre hasta el oxígeno que respiramos— se formó en las estrellas y fue lanzada al espacio por las supernovas. La materia original del universo, producida por el Big Bang, estaba compuesta únicamente por hidrógeno y por una pequeña cantidad de helio. Estamos, pues, hechos de manera maravillosa (Sal 139,14), por caminos que superan los nuestros tanto como el cielo supera a la tierra (Is 55,9).
