SUPERNOVAS & GRBS

Dinámica de plasmas y Astropartículas

Desde los albores de la humanidad, los observadores del cielo se han maravillado con la aparición súbita de nuevas estrellas en un cielo que parecía inmutable. Los registros de estos eventos se remontan al menos a 2000 años, incluyendo los registros chinos de la supernova SN185. A pesar de la antigüedad de estos estudios, el campo de investigación de las supernovas (SNe) es relativamente reciente, ganando un gran número de seguidores principalmente después de la observación de la SN1987A Tipo II en la Gran Nube de Magallanes, la primera supernova visible a simple vista en más de 400 años. Por otro lado, el descubrimiento accidental de las explosiones de rayos gamma (Gamma-Ray Bursts, GRBs) a finales de los años 60 por los satélites Vela ha intrigado a los astrónomos durante décadas. Producidos a distancias cosmológicas, los GRBs liberan flujos de energía inmensos. Se cree que la fuente de esta energía es la liberación catastrófica de energía en objetos de masa estelar. Los análisis estadísticos muestran una bimodalidad en la distribución de duración de los GRBs, indicando dos poblaciones distintas: una "corta", con una duración media de alrededor de 0,2 segundos, y una "larga", con una duración media de alrededor de 100 segundos. Para los GRBs largos, se cree que están asociados con las etapas finales de la evolución de estrellas muy masivas, específicamente el colapso de sus núcleos, frecuentemente acompañado por supernovas detectables. Por otro lado, los GRBs cortos están generalmente asociados a fusiones de objetos compactos binarios. En ambos casos, ya sean GRBs largos o cortos, el objeto central compacto resultante es probablemente un agujero negro de varias masas solares, aunque temporalmente podría ser una estrella de neutrones de alta masa en rápida rotación, que eventualmente colapsa en un agujero negro. La energía gravitacional liberada durante el colapso o la fusión, correspondiente a varias masas solares, se convierte en energía libre en milisegundos, dentro de un volumen de algunas decenas de kilómetros cúbicos. Esta energía colosal se emite en un volumen similar o ligeramente mayor a lo largo de un período que varía de segundos a cientos de segundos, originándose en el núcleo de la estrella progenitora o en los escombros de estrellas compactas fusionadas.

En este proyecto, nos proponemos estudiar en profundidad varias características de las supernovas y de los fascinantes fenómenos conocidos como GRBs. El objetivo principal es determinar si el resultado final en el núcleo de los progenitores de estos eventos es la formación de un agujero negro o de una estrella de neutrones altamente magnetizada (magnetar). Además, buscamos comprender el mecanismo responsable del lanzamiento de chorros relativistas durante los GRBs y cómo se disipa su energía. Una área de particular interés es el papel del campo magnético en la evolución de los chorros relativistas. La reciente detección de ondas gravitacionales originadas de fusiones de estrellas de neutrones (NS-NS) resalta la importancia de la magnetización en el material eyectado de manera relativista. Este estudio contribuirá a una mejor comprensión de los procesos físicos fundamentales que gobiernan tanto las supernovas como los GRBs, y sus implicaciones para la astrofísica de altas energías.