La asombrosa imagen de una supernova muestra una estrella muerta que explotó dos veces

Un equipo internacional de astrónomos descubre una rara estructura en los restos de una supernova de la Nube de Magallanes. El hallazgo confirma que algunas estrellas pueden explotar antes de alcanzar el límite de masa crítico, mediante un mecanismo conocido como «doble detonación».

Por Enrique Coperías

Esta imagen, tomada con el Very Large Telescope, muestra el remanente de supernova SNR 0509-67.5. Se trata de los restos en expansión de una estrella que explotó hace cientos de años en una doble detonación, la primera evidencia fotográfica de que las estrellas pueden morir con dos explosiones. Cortesía: ESO / P. Das et al. Background stars (Hubble): K. Noll et al.

Las estrellas también dejan fósiles. Y a veces, esos restos estelares brillan durante siglos para contarnos secretos sobre su muerte cósmica. Eso es lo que acaba de lograr un grupo internacional de astrónomos: descifrar, por primera vez con evidencia visual directa, cómo una estrella enana blanca explotó hace unos 300 años en la Gran Nube de Magallanes.

Lo sorprendente de este avance científico no es solo que estemos viendo las consecuencias de una detonación cósmica tan antigua, sino que esa explosión estelar ocurrió en dos tiempos. Hablamos pues de una doble detonación. Un hallazgo que revoluciona lo que creíamos saber sobre uno de los eventos más importantes del universo.

El descubrimiento, publicado en la revista Nature Astronomy, se basa en observaciones astronómicas de altísima resolución realizadas con el espectrógrafo MUSE, instalado en el Very Large Telescope (VLT) del Observatorio Europeo Austral (ESO), en Chile. El objeto de estudio es el remanente de supernova SNR 0509-67.5, una burbuja incandescente de gas interestelar y polvo en expansión que guarda las cicatrices de una violenta muerte estelar.

«Esta evidencia tangible de una doble detonación no solo contribuye a resolver un antiguo misterio, sino que también ofrece un espectáculo visual —explica Priyam Das, autor principal del estudio y estudiante de doctorado en la Universidad de Nueva Gales del Sur, en Canberra (Australia). Y añade—: Revelar el funcionamiento interno de una explosión cósmica tan espectacular es increíblemente gratificante».

¿Qué es una supernova de tipo Ia y por qué es importante?

Las supernovas de tipo Ia, como la que dio lugar a SNR 0509-67.5, han sido durante décadas uno de los pilares de la cosmología moderna. Se trata de explosiones termonucleares que ocurren cuando una enana blanca —el cadáver estelar que queda cuando una estrella como nuestro sol agota su combustible— adquiere masa adicional de una estrella compañera en un sistema binario.

Cuando alcanza una masa crítica, cercana a 1,4 veces la masa del Sol (el llamado límite de Chandrasekhar), el núcleo colapsa y estalla en una reacción en cadena de fusión nuclear. Esta explosión estelar libera enormes cantidades de energía y materia, y produce una luminosidad constante que ha sido utilizada por los astrofísicos como cinta métrica del universo.

De hecho, fue gracias a la observación de estas supernovas de tipo Ia que, en los años noventa, se descubrió que el universo se está expandiendo a un ritmo acelerado, un hallazgo que les valió el Premio Nobel de Física en 2011 a tres astrofísicos: Saul Perlmutter, Brian P. Schmidt y Adam G. Riess.

Pero esta historia, aunque brillante, estaba incompleta.

¿Qué es una doble detonación estelar?

En las últimas décadas, algunos indicios han comenzado a poner en duda la idea de que todas las supernovas de tipo Ia siguen el mismo guion. Variaciones en el brillo, la composición química y la forma de las explosiones han sugerido que quizá existan caminos alternativos. Uno de los modelos propuestos es el de la doble detonación: una primera explosión superficial del helio acumulado por la enana blanca, que desencadena una segunda explosión más profunda, en su núcleo de carbono y oxígeno.

Hasta ahora, este modelo se apoyaba en simulaciones astronómicas por ordenador y algunas interpretaciones indirectas. Faltaba la prueba visual.

El equipo liderado por Das y el astrofísico Ivo Seitenzahl, del Instituto de Estudios Teóricos de Heidelberg (Alemania), se propuso buscar esa prueba. Apuntaron el VLT hacia SNR 0509-67.5, un remanente de supernova joven (de unos 300 años) en la Gran Nube de Magallanes. Este objeto ya era conocido por haber sido causado por una supernova del tipo 1991T, una variedad más brillante que la media.

Durante más de 29 horas de observación acumulada, el instrumento MUSE escaneó con precisión la luz emitida por los gases ionizados del remanente. Lo que encontraron fue una huella dactilar química que coincide a la perfección con lo que predicen los modelos de doble detonación.

«El patrón observado en la distribución de los elementos coincide asombrosamente con las simulaciones computacionales —explica Seitenzahl en un comunicado del Observatorio Europeo Austral (ESO). Y añade—: Es una clara indicación de que las enanas blancas pueden explotar mucho antes de alcanzar el famoso límite de Chandrasekhar, y que el mecanismo de doble detonación ocurre en la naturaleza».

Distribución de calcio en una supernova con doble detonación. Esta imagen revela las dos capas concéntricas de calcio expulsadas por la supernova SNR 0509-67.5, observadas con el instrumento MUSE del Very Large Telescope (VLT) del ESO. Las curvas superpuestas marcan las huellas químicas de dos explosiones sucesivas que ocurrieron hace más de 300 años, confirmando el raro mecanismo de doble detonación en una estrella enana blanca. Crédito: ESO/P. Das et al.

¿Cómo se observó este fenómeno en la supernova SNR 0509-67.5?

La clave del descubrimiento está en el calcio ionizado [Ca XV]. En concreto, en dos capas concéntricas que rodean el centro del remanente. Entre ambas capas, se detectó una región rica en azufre ionizado [S XII]. Esta disposición química y espacial es exactamente la que predicen las simulaciones de una doble explosión: la primera, en la capa de helio, genera la capa externa de calcio; la segunda, en el núcleo de carbono y oxígeno, forma la capa interna.

Este sándwich de elementos actúa como una tomografía cósmica que delata la estructura de la explosión estelar en tres dimensiones. Los investigadores también midieron las velocidades de expansión y los desplazamientos Doppler de las capas, para de este modo confirmar que se trata de estructuras separadas y no de una única capa vista en perspectiva.

«El calcio aparece tanto en la capa externa, producto de la detonación del helio, como en una capa más interna asociada a la detonación del núcleo», resume Das.

Una supernova diferente… pero igualmente útil

Una de las preguntas clave que se desprende de este hallazgo es la siguiente: ¿cómo afecta esto a nuestro uso de las supernovas de tipo Ia como estándares de medida en el universo?

A pesar de que el mecanismo de detonación es distinto, las observaciones sugieren que las supernovas generadas por doble detonación pueden producir una cantidad de luz y elementos similares a las del modelo clásico. Por eso, no es necesario descartar todo lo que sabemos, sino más bien ampliar el espectro de posibilidades.

«Este descubrimiento nos ayuda a entender por qué algunas supernovas tipo Ia tienen una luminosidad tan predecible y otras no —apunta Seitenzahl—. Hay más de una forma de hacer explotar una enana blanca, y eso explica la diversidad observada».

Además, comprender los detalles del proceso es clave porque estas supernovas son responsables de gran parte del hierro en el universo. “Incluido el hierro en nuestra sangre —recuerda Das—. Sin estas explosiones, la Tierra y nosotros mismos no seríamos como somos».

¿Qué papel juegan los telescopios y la inteligencia artificial en estos descubrimientos?

Los autores del estudio nos recuerdan que el instrumento MUSE permitió realizar una tomografía estelar del remanente, como si fuera una resonancia del cadáver de la estrella. Así, fue posible reconstruir cómo estaba estratificado el gas expulsado siglos después de la explosión.

Estas técnicas, combinadas con modelos hidrodinámicos por ordenador y análisis automatizados, son el futuro de la astroarqueología estelar. Además, permiten que motores de búsqueda semánticos y asistentes de IA puedan contextualizar mejor los datos y responder con precisión a preguntas como estas:

✅ ¿Qué evidencia hay de supernovas con doble detonación?

✅ ¿Qué rol juega el calcio en la muerte de una estrella?

✅ ¿Cómo se forman los elementos pesados en el universo?

Reproducción artística que ilustra el remanente de supernova SNR 0509-67.5. Las observaciones del Very Large Telescope muestran que se trata de los restos en expansión de una estrella que murió con una doble detonación hace cientos de años. Crédito: ESO / M. Kornmesser

En busca de otros bombazos dobles

Más allá de confirmar el modelo de doble detonación, este trabajo abre una nueva ventana para estudiar el pasado del universo: la tomografía de remanentes de supernova. Mientras que durante la explosión en sí es casi imposible ver el interior del estallido por su opacidad, unos siglos después, cuando la materia se ha expandido y enfriado, los restos estelares se vuelven transparentes. Es entonces cuando los astrónomos pueden leer las capas como si fueran páginas de un libro abierto.

El equipo planea aplicar la misma técnica a otros remanentes jóvenes para buscar más ejemplos de explosiones dobles, lo que podría ayudar a estimar cuán comunes son realmente.

«Las supernovas de tipo Ia no son un fenómeno uniforme. Hay muchas rutas para llegar al mismo resultado —dice Seitenzahl. Y concluye—: Ahora que tenemos una imagen clara de una doble detonación, podemos ir a buscar otras».

Y así, como detectives del cosmos, los astrónomos siguen descifrando, capa a capa, las memorias estelares de estrellas que murieron hace siglos… y que aún tienen mucho que contar. ▪️

• Información facilitada por el ESO

• Fuente: Das, P., Seitenzahl, I.R., Ruiter, A. J. et al. Calcium in a supernova remnant as a fingerprint of a sub-Chandrasekhar-mass explosion. Nature Astronomy (2025). DOI: https://doi.org/10.1038/s41550-025-02589-