Supernovas y sus remanentes
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Supernovas y sus remanentes Jane Arthur VII Escuela de Verano Julio 2011 Walter Baade y Fritz Zwicky diferenciaron “novas comunes” de “super-novas” . Novas comunes Brillo máximo corresponde a 20,000 luminosidades solares. Corresponde a la estrella más brillante en un sistema estelar, M = −5 Son visibles en todas partes donde un telescopio alcanza M=-5 Hay 10 a 20 novas por año en nuestra Galaxia. Una frecuencia parecida en la galaxia (nebula) de Andromeda. Supernovas Las Super-novas son visibles a todas distancias Su brillo máximo es tan brillante como una galaxia entera Corresponde a M = −14 Distancia a Andromeda era conocida (mediante las cefeidas) Luminosidad integrada sobre 25 dias corresponde a 10 millones de años de radiación solar Energı́a es comparable a la energı́a total de aniquilación de una estrella. Menos frecuentes: estimaron una por siglo por galaxia No hay eventos intermedios entre novas y supernovas ¿Cómo se ve una supernova? Jane Arthur (CRyA-UNAM) Supernovas y sus remanentes Escuela de Verano 2011 5 / 56 ¿Cómo se ve una supernova? Jane Arthur (CRyA-UNAM) Supernovas y sus remanentes Escuela de Verano 2011 6 / 56 ¿Cómo se ve una supernova? Una supernova cada 30 años en promedio en una galaxia tı́pica Jane Arthur (CRyA-UNAM) Supernovas y sus remanentes Escuela de Verano 2011 7 / 56 Fotometrı́a Curvas de luz Jane Arthur (CRyA-UNAM) Supernovas y sus remanentes Escuela de Verano 2011 8 / 56 Fotometrı́a Jane Arthur (CRyA-UNAM) Supernovas y sus remanentes Escuela de Verano 2011 9 / 56 Espectroscopı́a Separar la luz por longitud de onda Jane Arthur (CRyA-UNAM) Supernovas y sus remanentes Escuela de Verano 2011 10 / 56 Espectroscopı́a Jane Arthur (CRyA-UNAM) Supernovas y sus remanentes Escuela de Verano 2011 11 / 56 Espectroscopı́a Espectro visible (óptico) Jane Arthur (CRyA-UNAM) Supernovas y sus remanentes Escuela de Verano 2011 12 / 56 Espectroscopı́a Jane Arthur (CRyA-UNAM) Supernovas y sus remanentes Escuela de Verano 2011 13 / 56 Efecto Doppler corrido al azul corrido al rojo observador Jane Arthur (CRyA-UNAM) Supernovas y sus remanentes Escuela de Verano 2011 14 / 56 Efecto Doppler corrido al azul corrido al rojo observador continuo Jane Arthur (CRyA-UNAM) Supernovas y sus remanentes Escuela de Verano 2011 14 / 56 Efecto Doppler corrido al azul corrido al rojo observador absorción del continuo Jane Arthur (CRyA-UNAM) Supernovas y sus remanentes Escuela de Verano 2011 14 / 56 Efecto Doppler corrido al azul corrido al rojo observador línea de emisión absorción del continuo Jane Arthur (CRyA-UNAM) Supernovas y sus remanentes Escuela de Verano 2011 14 / 56 Efecto Doppler corrido al azul corrido al rojo observador perfil de línea resultante línea de emisión absorción del continuo Jane Arthur (CRyA-UNAM) Supernovas y sus remanentes Escuela de Verano 2011 14 / 56 Efecto Doppler v 1λ = c λ0 1λ = 22 nm , λ0 = 656.3 nm , v Jane Arthur (CRyA-UNAM) Supernovas y sus remanentes ≈ 10, 000km s−1 Escuela de Verano 2011 14 / 56 Más pistas Galaxias Espirales: Todo tipo de SNe Jane Arthur (CRyA-UNAM) Supernovas y sus remanentes Escuela de Verano 2011 15 / 56 Más pistas Galaxias Elı́pticas: Únicamente SN Tipo Ia Jane Arthur (CRyA-UNAM) Supernovas y sus remanentes Escuela de Verano 2011 16 / 56 ¿Cómo se convierte una estrella en Supernova? ¿A qué se deben los diferentes tipos de Supernova? Jane Arthur (CRyA-UNAM) Supernovas y sus remanentes Escuela de Verano 2011 17 / 56 Evolución estelar d a id av gr presión Jane Arthur (CRyA-UNAM) Equilibrio Hidrostático Supernovas y sus remanentes Escuela de Verano 2011 18 / 56 Diagrama Hertzsprung-Russell Jane Arthur (CRyA-UNAM) Supernovas y sus remanentes Escuela de Verano 2011 19 / 56 Secuencia principal Quemado de H en He Jane Arthur (CRyA-UNAM) Supernovas y sus remanentes Escuela de Verano 2011 20 / 56 Secuencia principal M > 1.2M — Ciclo CNO Tc > 17 × 106 K Jane Arthur (CRyA-UNAM) Supernovas y sus remanentes Escuela de Verano 2011 20 / 56 Secuencia principal M < 1.2M — Cadena protón-protón Tc < 17 × 106 K Jane Arthur (CRyA-UNAM) Supernovas y sus remanentes Escuela de Verano 2011 20 / 56 Secuencia principal He acumula en el núcleo Jane Arthur (CRyA-UNAM) Supernovas y sus remanentes Escuela de Verano 2011 20 / 56 (Super)gigante Roja Jane Arthur (CRyA-UNAM) Supernovas y sus remanentes Escuela de Verano 2011 21 / 56 Diagrama Hertzsprung-Russell Jane Arthur (CRyA-UNAM) Supernovas y sus remanentes Escuela de Verano 2011 22 / 56 La estrella se infla Jane Arthur (CRyA-UNAM) Supernovas y sus remanentes Escuela de Verano 2011 23 / 56 Quemado del helio Proceso triple-α T > 108 K, ∝ T 40 Jane Arthur (CRyA-UNAM) Supernovas y sus remanentes Escuela de Verano 2011 24 / 56 Quemado del helio Proceso triple-α 4 He + 4 He ↔ 8 4 Be + He → 8 Be 12 C+γ 16 O+γ y 12 4 C + He → T > 108 K, ∝ T 40 Jane Arthur (CRyA-UNAM) Supernovas y sus remanentes Escuela de Verano 2011 24 / 56 Quemado del helio C y O acumulan en el núcleo Jane Arthur (CRyA-UNAM) Supernovas y sus remanentes Escuela de Verano 2011 24 / 56 Nebulosa Planetaria, M < 8M Capas exteriores expulsados C-O núcleo expuesto Jane Arthur (CRyA-UNAM) Supernovas y sus remanentes Escuela de Verano 2011 25 / 56 Nebulosa Planetaria, M < 8M No hay reacciones nucleares Presión de degeneración de los electrones Enfriamiento paulatino M(enana blanca) < 1.4M Jane Arthur (CRyA-UNAM) Supernovas y sus remanentes Escuela de Verano 2011 25 / 56 Diagrama Hertzsprung-Russell Jane Arthur (CRyA-UNAM) Supernovas y sus remanentes Escuela de Verano 2011 26 / 56 . . . y ¿qué pasa ahora? Estrellas binarias Sirio A en secuencia principal Sirio B ya es enana blanca (1M ) Jane Arthur (CRyA-UNAM) Supernovas y sus remanentes Escuela de Verano 2011 27 / 56 . . . 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) Supernovas y sus remanentes Escuela de Verano 2011 27 / 56 Supernova Tipo Ia Estrella que ha perdido envolvente de H, He Enana blanca limitada por masa de Chandrasekhar—1.4M No hay reacciones de fusión Jane Arthur (CRyA-UNAM) Supernovas y sus remanentes Escuela de Verano 2011 28 / 56 Supernova Tipo Ia Estrellas binarias—acreción de la compañera Fenómeno de nova recurrente (RS Oph) Quemado de H en C y O aculuma masa suficiente para explosión Jane Arthur (CRyA-UNAM) Supernovas y sus remanentes Escuela de Verano 2011 28 / 56 Deflagración del carbono Ignición ocurra cuando M > 1.38M C y O se queman hasta Fe en el núcleo Onda de deflagración (llama subsónica) Inestabilidades RT y KH aceleran el quemado termonuclear Suficiente energı́a generada para romper la estrella. Jane Arthur (CRyA-UNAM) Supernovas y sus remanentes Escuela de Verano 2011 29 / 56 Curva de luz Ni magnitud 56 56 56 Co Ni liberado por supernova 56 56 0 50 Ni Co −→ 56 Co + νe + γ −→ 56 Fe + νe + γ (6.1d) (77.7d) 100 150 200 250 300 días despues de máxima luz Jane Arthur (CRyA-UNAM) Supernovas y sus remanentes Escuela de Verano 2011 30 / 56 Curva de luz Ni magnitud 56 Tiempo medio 56 N = N0 e−λt log 2 λ = t1 Co 2 0 50 100 150 200 250 300 días despues de máxima luz Jane Arthur (CRyA-UNAM) Supernovas y sus remanentes Escuela de Verano 2011 30 / 56 Tycho Brahe (1573, De Stella Nova) Baade (1945, ApJ 102, 309) Baade (1945, ApJ 102, 309) Ruiz-Lapuente (2004, ApJ 612, 357) Krause et al. (2008, Nature 456, 617) Rest et al. (2008, ApJ 681, 81) Rest et al. (2008, ApJ 681, 81) Ecos de la historı́a Rest et al. (2008, ApJ 681, 81) Krause et al. (2008, Nature 456, 617) Una progenitora binaria Ruiz-Lapuente, et al. (2004, Nature 431, 1096) Ruiz-Lapuente, et al. (2004, Nature 431, 1096) Ruiz-Lapuente, et al. (2004, Nature 431, 1096) Single-degenerate progenitor El remanente de supernova Kamper & van den Bergh (1978, ApJ 224, 851) Expansión de los filamentos Kamper & van den Bergh (1978, ApJ 224, 851) Radio Reynoso et al. (1997, ApJ 491, 816) Expansión Reynoso et al. (1997, ApJ 491, 816) Reynoso et al. (1997, ApJ 491, 816) Rayos X Warren et al. (2005, ApJ 634, 376) Choque interno y externo Warren et al. (2005, ApJ 634, 376) Simulación numérica Blondin & Ellison (2001, ApJ 560, 244) Efecto de producción de rayos cósmicos Blondin & Ellison (2001, ApJ 560, 244) Infrarrojo Rho (2009, priv. comm.) Resumen: Supernova de Tycho Estandarización de supernovas Tipo Ia - cosmologı́a Mecanismo de explosión Aceleración de rayos cósmicos Expansión de remanentes de supernova
