SUPERNOVA! Jane Arthur Centro de Radioastronomía y Astrofísica UNAM, Morelia
El Cielo de Noche Hemisferio norte de la Tierra: Oso Mayor Jane Arthur (CRyA-UNAM) SUPERNOVA! 19 febrero 2010 2 / 53
El Cielo de Noche Hemisferio sur: Nube Mayor de Magellanes Jane Arthur (CRyA-UNAM) SUPERNOVA! 19 febrero 2010 3 / 53
Cómo se ve una supernova? Supernova observada más cercana desde 1604 Jane Arthur (CRyA-UNAM) SUPERNOVA! 19 febrero 2010 4 / 53
Cómo se ve una supernova? Petroglifo en el Cañon Chaco, Nuevo México Jane Arthur (CRyA-UNAM) SUPERNOVA! 19 febrero 2010 5 / 53
Cómo se ve una supernova? Nueva estrella observada por Tycho Brahe en 1572 Jane Arthur (CRyA-UNAM) SUPERNOVA! 19 febrero 2010 6 / 53
Cómo se ve una supernova? Una supernova cada 30 años en promedio en una galaxia típica Jane Arthur (CRyA-UNAM) SUPERNOVA! 19 febrero 2010 7 / 53
Qué son las supernovas? Ser astrónomo es como ser detective Jane Arthur (CRyA-UNAM) SUPERNOVA! 19 febrero 2010 8 / 53
Recoger las evidencias Epoca moderna: grandes telescopios Jane Arthur (CRyA-UNAM) SUPERNOVA! 19 febrero 2010 9 / 53
Fotometría: medir la luz Curvas de luz Jane Arthur (CRyA-UNAM) SUPERNOVA! 19 febrero 2010 10 / 53
Fotometría: medir la luz Jane Arthur (CRyA-UNAM) SUPERNOVA! 19 febrero 2010 11 / 53
Espectroscopía Separar la luz por longitud de onda Jane Arthur (CRyA-UNAM) SUPERNOVA! 19 febrero 2010 12 / 53
Espectroscopía Jane Arthur (CRyA-UNAM) SUPERNOVA! 19 febrero 2010 13 / 53
Espectroscopía Espectro visible (óptico) Jane Arthur (CRyA-UNAM) SUPERNOVA! 19 febrero 2010 14 / 53
Efecto Doppler observador corrido al azul corrido al rojo Jane Arthur (CRyA-UNAM) SUPERNOVA! 19 febrero 2010 15 / 53
Efecto Doppler observador corrido al azul corrido al rojo continuo Jane Arthur (CRyA-UNAM) SUPERNOVA! 19 febrero 2010 15 / 53
Efecto Doppler observador corrido al azul corrido al rojo absorción del continuo Jane Arthur (CRyA-UNAM) SUPERNOVA! 19 febrero 2010 15 / 53
Efecto Doppler observador corrido al azul corrido al rojo línea de emisión absorción del continuo Jane Arthur (CRyA-UNAM) SUPERNOVA! 19 febrero 2010 15 / 53
Efecto Doppler observador corrido al azul corrido al rojo perfil de línea resultante línea de emisión absorción del continuo Jane Arthur (CRyA-UNAM) SUPERNOVA! 19 febrero 2010 15 / 53
Efecto Doppler v c = λ λ 0 λ = 22 nm, λ 0 = 656.3 nm, v 10, 000km s 1 Jane Arthur (CRyA-UNAM) SUPERNOVA! 19 febrero 2010 15 / 53
Más pistas Galaxias Espirales: Todo tipo de SNe Jane Arthur (CRyA-UNAM) SUPERNOVA! 19 febrero 2010 16 / 53
Más pistas Galaxias Elípticas: Únicamente SN Tipo Ia Jane Arthur (CRyA-UNAM) SUPERNOVA! 19 febrero 2010 17 / 53
El escenario más aceptado SN Tipo II: tienen que ver con las estrellas masivas SN Tipo Ia: tienen que ver con las estrellas viejas de baja masa Jane Arthur (CRyA-UNAM) SUPERNOVA! 19 febrero 2010 18 / 53
Evolución y estructura estelar gravidad presión Equilibrio Hidrostático Jane Arthur (CRyA-UNAM) SUPERNOVA! 19 febrero 2010 19 / 53
Clasificando las estrellas Jane Arthur (CRyA-UNAM) SUPERNOVA! 19 febrero 2010 20 / 53
Secuencia principal Fusión nuclear de Hidrógeno en Helio Jane Arthur (CRyA-UNAM) SUPERNOVA! 19 febrero 2010 21 / 53
Fusión nuclear en la Tierra Energía nuclear limpia Jane Arthur (CRyA-UNAM) SUPERNOVA! 19 febrero 2010 22 / 53
Secuencia principal Fusión nuclear en el centro del Sol Jane Arthur (CRyA-UNAM) SUPERNOVA! 19 febrero 2010 23 / 53
Secuencia principal Cadena protón-protón M < 1.2M T c < 17 10 6 K Jane Arthur (CRyA-UNAM) SUPERNOVA! 19 febrero 2010 24 / 53
Secuencia principal Ciclo CNO M > 1.2M T c > 17 10 6 K Jane Arthur (CRyA-UNAM) SUPERNOVA! 19 febrero 2010 25 / 53
Final de la secuencia principal Cascarón de quemado de Hidrógeno Envolvente inerta de Hidrógeno Núcleo inerto de Helio Jane Arthur (CRyA-UNAM) SUPERNOVA! 19 febrero 2010 26 / 53
La estrella se infla Sol Pollux Sirio Arcturus Aldebaran Jane Arthur (CRyA-UNAM) SUPERNOVA! 19 febrero 2010 27 / 53
Gigante Roja Jane Arthur (CRyA-UNAM) SUPERNOVA! 19 febrero 2010 28 / 53
Quemado del helio Proceso triple-α T > 10 8 K ɛ T 40 Jane Arthur (CRyA-UNAM) SUPERNOVA! 19 febrero 2010 29 / 53
Quemado del helio Envolvente inerta de Hidrógeno Cascarón de quemado de Hidrógeno Cascarón de quemado de Helio Núcleo inerto de carbono Jane Arthur (CRyA-UNAM) SUPERNOVA! 19 febrero 2010 30 / 53
Nebulosa Planetaria, M < 8M Enana Blanca Jane Arthur (CRyA-UNAM) SUPERNOVA! 19 febrero 2010 31 / 53
Nebulosa Planetaria, M < 8M Enana Blanca Límite de Chandrasekhar M < 1.4M Jane Arthur (CRyA-UNAM) SUPERNOVA! 19 febrero 2010 31 / 53
Diagrama Hertzsprung-Russell Jane Arthur (CRyA-UNAM) SUPERNOVA! 19 febrero 2010 32 / 53
... y qué pasa ahora? Estrellas binarias Sirio A en secuencia principal Sirio B ya es enana blanca (1M ) Jane Arthur (CRyA-UNAM) SUPERNOVA! 19 febrero 2010 33 / 53
... y qué pasa ahora? Estrellas binarias Separación es 20 veces distancia Tierra-Sol 1000,000,000 años Sirio A se transformerá en gigante roja Jane Arthur (CRyA-UNAM) SUPERNOVA! 19 febrero 2010 33 / 53
Evolución de la binaria Acreción de masa puede superar el límite de Chandrasekhar Jane Arthur (CRyA-UNAM) SUPERNOVA! 19 febrero 2010 34 / 53
Supernova Tipo Ia t = 0.0 s t = 0.3 s ÈË Ö Ö ÔÐ Ñ ÒØ t = 0.6 s t = 10.0 s Inestabilidades aumentan la eficiencia de las reacciones Jane Arthur (CRyA-UNAM) SUPERNOVA! 19 febrero 2010 35 / 53
Supernova Tipo Ia La estrella explota como supernova tipo Ia. Jane Arthur (CRyA-UNAM) SUPERNOVA! 19 febrero 2010 36 / 53
Estrellas masivas... y las estrellas masivas, M > 8M? Jane Arthur (CRyA-UNAM) SUPERNOVA! 19 febrero 2010 37 / 53
Una estrella masiva es como una cebolla... Jane Arthur (CRyA-UNAM) SUPERNOVA! 19 febrero 2010 38 / 53
... tiene capas i Hierro i io o o o o Jane Arthur (CRyA-UNAM) SUPERNOVA! 19 febrero 2010 39 / 53
Quemado del carbono: 1000 años T 6 10 8 K, ρ 2 10 8 kg m 3 O, Mg, Ne acumulan en el núcleo Quemado de Neon: 10 años T 1.5 10 9 K, ρ 4 10 9 kg m 3 O, Mg acumulan en el núcleo Quemado de Oxígeno: 6 meses T 2 10 9 K, ρ 10 10 kg m 3 Si acumula en el núcleo Quemado de Silicio: 1 semana T 3 10 9 K, ρ 3 10 10 kg m 3 Fe acumula en el núcleo
Supergigante Sol Sirio Pollux Arcturus Aldebaran Deneb Rigel Antares Betelgeuse Jane Arthur (CRyA-UNAM) SUPERNOVA! 19 febrero 2010 41 / 53
Colapso del núcleo: segundos onda de choque 300km acreción material protoestrella de neutrones 10km neutrinos energéticos El núcleo de la estrella colapsa en 1 segundo Jane Arthur (CRyA-UNAM) SUPERNOVA! 19 febrero 2010 42 / 53
Colapso del núcleo: segundos Qué pasa en el núcleo? Fotodesintegración de Fe 56 Fe + γ 13 4 He + 4n Reacción endotérmica Captura de electrones e + p ν e + n Jane Arthur (CRyA-UNAM) SUPERNOVA! 19 febrero 2010 43 / 53
Colapso del núcleo: segundos Explosión El núcleo de neutrones colapsa en 1 segundo Rebota y lanza onda de choque Disociación de Fe estanca el choque Reaceleración por calentamiento por neutrinos Energía transferido al envolvente de H, He estalla la supernova Jane Arthur (CRyA-UNAM) SUPERNOVA! 19 febrero 2010 43 / 53
Supernova Tipo II La estrella explota como supernova tipo II Jane Arthur (CRyA-UNAM) SUPERNOVA! 19 febrero 2010 44 / 53
Pruebas Neutrinos de SN1987A detectados. Jane Arthur (CRyA-UNAM) SUPERNOVA! 19 febrero 2010 45 / 53
Curva de luz magnitud 56 Ni 56 Co 56 Ni liberado por supernova Decae radioactivamente en 56 Co en 6.1 días 56 Co decae en 56 Fe en 77.7 días 0 50 100 150 200 250 300 días despues de máxima luz Jane Arthur (CRyA-UNAM) SUPERNOVA! 19 febrero 2010 46 / 53
Nucleosintesis de elementos químicos Gran Explosión Supernovas Estrellas masivas Estrellas chicas Rayos cósmicos Estamos hechos del material de las estrellas Jane Arthur (CRyA-UNAM) SUPERNOVA! 19 febrero 2010 47 / 53
Los observatorios espaciales Jane Arthur (CRyA-UNAM) SUPERNOVA! 19 febrero 2010 48 / 53
SN1987A: A 20 años Jane Arthur (CRyA-UNAM) SUPERNOVA! 19 febrero 2010 49 / 53
SN1572 (Tycho): Emisión en rayos X Jane Arthur (CRyA-UNAM) SUPERNOVA! 19 febrero 2010 50 / 53
Tycho: Candidata para compañera Jane Arthur (CRyA-UNAM) SUPERNOVA! 19 febrero 2010 51 / 53
SN1054 (Cangrejo): Emisión en óptico Jane Arthur (CRyA-UNAM) SUPERNOVA! 19 febrero 2010 52 / 53
Cangrejo: Viento del pulsar Jane Arthur (CRyA-UNAM) SUPERNOVA! 19 febrero 2010 53 / 53