Hipernova

Una hipernova es una supernova muy energética que se cree que resulta de un colapso extremo del núcleo. En este caso, una estrella masiva (>30 masas solares ) colapsa para formar un agujero negro en rotación que emite chorros astrofísicos gemelos y está rodeado por un disco de acreción . Es un tipo de explosión estelar que expulsa material con una energía cinética inusualmente alta , un orden de magnitud superior a la de la mayoría de las supernovas, con una luminosidad al menos 10 veces mayor. Las hipernovas liberan rayos gamma tan intensos que a menudo se parecen a una supernova de tipo Ic , pero con líneas espectrales inusualmente anchas que indican una velocidad de expansión extremadamente alta. Las hipernovas son uno de los mecanismos para producir estallidos de rayos gamma largos (GRB) , que duran desde 2 segundos hasta más de un minuto. También se las ha denominado supernovas superluminosas , aunque esta clasificación también incluye otros tipos de explosiones estelares extremadamente luminosas con orígenes diferentes.

En la década de 1980, el término hipernova se utilizó para describir un tipo teórico de supernova ahora conocida como supernova de inestabilidad de pares . Se refería a la energía extremadamente alta de la explosión en comparación con las supernovas típicas de colapso de núcleo . ^{[ 2 ] [ 3 ] [ 4 ]} El término se había utilizado previamente para describir explosiones hipotéticas de diversos eventos, como hipergigantes , estrellas de población III extremadamente masivas en el universo temprano, ^{[ 5 ]} o de eventos como fusiones de agujeros negros . ^{[ 6 ]}

En febrero de 1997, el satélite neerlandés-italiano BeppoSAX logró rastrear el GRB 970508 hasta una galaxia tenue a unos 6 mil millones de años luz de distancia. ^{[ 7 ]} Tras analizar los datos espectroscópicos tanto del GRB 970508 como de su galaxia anfitriona, Bloom et al. concluyeron en 1998 que una hipernova era la causa probable. ^{[ 7 ]} Ese mismo año, el astrónomo polaco Bohdan Paczyński planteó con mayor detalle la hipótesis de que las hipernovas eran supernovas de estrellas que giraban rápidamente. ^{[ 8 ]}

El uso del término hipernova desde finales del siglo XX se ha refinado para referirse a aquellas supernovas con una energía cinética inusualmente grande. ^{[ 9 ]} La primera hipernova observada fue SN 1998bw , con una luminosidad 100 veces mayor que una supernova estándar de tipo Ib. ^{[ 10 ]} Esta supernova fue la primera en asociarse con un estallido de rayos gamma (GRB) y produjo una onda de choque que contenía un orden de magnitud más de energía que una supernova normal. Otros científicos prefieren llamar a estos objetos simplemente supernovas de tipo Ic de líneas anchas . ^{[ 11 ]} Desde entonces, el término se ha aplicado a una variedad de objetos, no todos los cuales cumplen con la definición estándar; por ejemplo, ASASSN-15lh . ^{[ 12 ]}

En 2023, se publicó la observación del evento transitorio no cuásar de alta energía AT2021lwx con una emisión extremadamente fuerte desde longitudes de onda del infrarrojo medio hasta rayos X y una energía total de1,5 × 10⁴⁶ ^julios  . ^{[ 13 ]} No se cree que este objeto sea una hipernova; en cambio, es probable que sea una enorme nube de gas absorbida por un agujero negro masivo. El evento también recibió el nombre aleatorio de "ZTF20abrbeie" por parte de la Instalación de Transitorios de Zwicky . Este nombre y la aparente ferocidad del evento dieron lugar al apodo de "Barbie Aterradora", lo que atrajo la atención de la prensa generalista.

Se cree que las hipernovas son supernovas con eyecciones que tienen una energía cinética mayor que aproximadamente10 ⁴⁵  julios , un orden de magnitud mayor que una supernova típica de colapso de núcleo. Las masas de níquel eyectadas son grandes y la velocidad de eyección alcanza hasta el 99 % de la velocidad de la luz . Estas son típicamente de tipo Ic, y algunas están asociadas con estallidos de rayos gamma de larga duración . La energía electromagnética liberada por estos eventos varía desde comparable a la de otras supernovas de tipo Ic, hasta algunas de las supernovas más luminosas conocidas, como SN 1999as . ^{[ 14 ] [ 15 ]}

La hipernova arquetípica, SN 1998bw, estuvo asociada con GRB 980425. Su espectro no mostró hidrógeno ni características claras de helio , pero las fuertes líneas de silicio la identificaron como una supernova de tipo Ic. Las principales líneas de absorción estaban extremadamente ensanchadas y la curva de luz mostró una fase de brillo muy rápida, alcanzando el brillo de una supernova de tipo Ia en el día 16. La masa total _eyectada fue de aproximadamente 10 M☉ y la masa de níquel eyectada fue de aproximadamente _0,4 M☉ . [ ^{14 ] Todas} las supernovas asociadas con GRB han mostrado la eyección de alta energía que las caracteriza como hipernovas. ^{[ 16 ]}  

Se han observado supernovas de radio inusualmente brillantes como contrapartes de las hipernovas, y se las ha denominado "hipernovas de radio". ^{[ 17 ]}

Los modelos de hipernovas se centran en la transferencia eficiente de energía a la materia eyectada. En las supernovas de colapso de núcleo normales , el 99 % de los neutrinos generados en el núcleo colapsante escapan sin provocar la eyección de material. Se cree que la rotación de la estrella progenitora de la supernova genera un chorro que acelera el material lejos de la explosión a una velocidad cercana a la de la luz. Los sistemas binarios se estudian cada vez más como el mejor método tanto para despojar a las envolturas estelares de su núcleo de carbono-oxígeno, como para inducir las condiciones de rotación necesarias para generar una hipernova.

• Gamma-ray burst progenitors – Types of celestial objects that can emit gamma-ray bursts
• Quark star – Compact exotic star which forms matter consisting mostly of quarks
• Quarknova : explosión hipotética de una estrella de neutrones.