JWST explora la rara supernova rica en calcio SN 2024uj, revelando helio y sorpresas moleculares
Imagen destacada: Visualización de datos espectrales NIRSpec de JWST que muestran las líneas de emisión de SN 2024uj; crédito: NASA/ESA/CSA
El telescopio espacial James Webb ha dirigido su mirada infrarroja a una de las clases más raras y enigmáticas de explosiones estelares, revelando una complejidad inesperada en el transitorio rico en calcio SN 2024uj. Las observaciones, publicadas como Artículo I en una nueva serie en arXiv, marcan la primera vez que JWST estudia un transitorio rico en calcio (CaST) y ya han trastocado supuestos clave sobre la naturaleza de estos eventos.
SN 2024uj fue descubierta en la galaxia NGC 3566 a una distancia de aproximadamente 60 megaparsecs (unos 196 millones de años luz), ubicada a 22,7 segundos de arco del centro de su galaxia anfitriona, un entorno remoto a unos 6,6 kiloparsecs de la formación estelar sustancial más cercana. Este aislamiento es un sello distintivo de los CaST y ya sugería un progenitor inusual.
Qué hace a un transitorio rico en calcio
Los transitorios ricos en calcio son una subclase rara de explosiones estelares definidas por una emisión de calcio prohibido anómalamente fuerte en relación con el oxígeno durante la fase nebular, cuando los restos en expansión se vuelven ópticamente delgados. Son débiles, evolucionan rápidamente y ocupan una brecha de luminosidad entre las novas y las supernovas normales. Solo se han clasificado entre 15 y 20 de estos eventos hasta la fecha.
Su rareza va a la par de su importancia científica. Los CaST no encajan claramente ni en el paradigma de las supernovas termonucleares ni en el de colapso de núcleo, lo que los convierte en una sonda poderosa de canales exóticos de muerte estelar. También producen cantidades significativas de calcio, el elemento esencial para la vida tal como la conocemos.
Descubrimientos clave de JWST
El instrumento NIRSpec de JWST observó SN 2024uj a 150 días después de la explosión en un rango de longitud de onda de 0,96 a 5,1 micrómetros, revelando varias detecciones pioneras.
Las líneas de emisión de helio a 1,083 y 2,058 micrómetros son altamente asimétricas con estructura multicomponente, extendiéndose a velocidades superiores a 5.000 kilómetros por segundo con un pico estrecho y fuerte a 1.500 kilómetros por segundo. Esto indica que el helio se distribuye por toda la eyección pero concentrado descentrado, sugiriendo un grado de mezcla química que sería muy difícil de producir en una explosión de colapso de núcleo de una estrella masiva.
El artículo también reporta la primera detección de emisión de monóxido de carbono molecular en cualquier CaST, observada en la banda fundamental entre 4,5 y 5,1 micrómetros. Un continuo creciente más allá de 2,5 micrómetros combinado con una detección a 10 micrómetros de MIRI proporciona evidencia de formación de polvo dentro de la eyección.
Un origen termonuclear
Los investigadores compararon los datos observacionales con dos modelos en competencia: una estrella de helio despojada masiva que sufre colapso de núcleo, y una explosión termonuclear de una enana blanca. Los resultados fueron decisivos.
Incluso mejorando artificialmente la abundancia de calcio en el modelo de colapso de núcleo al 1 por ciento de la masa de helio, la emisión de calcio producida era demasiado débil para coincidir con las observaciones a 17 días después de la explosión. En contraste, los modelos termonucleares de enana blanca produjeron naturalmente una fuerte emisión de calcio en esos tiempos tempranos. El pico estrecho de helio a 1.500 kilómetros por segundo podría rastrear material despojado de una estrella compañera en un sistema binario de enanas blancas, una firma observada en algunas supernovas Tipo Ia.
La evidencia apunta fuertemente a una explosión termonuclear que involucra al menos una enana blanca de baja masa, parcialmente rica en helio. La conclusión del artículo: SN 2024uj es muy probablemente el resultado de tal detonación, con baja masa de eyección (0,61 masas solares), baja masa de níquel-56 (0,0136 masas solares) y baja energía cinética.
Implicaciones más amplias
Los hallazgos sugieren que los transitorios ricos en calcio son una población heterogénea, con algunos eventos que surgen de colapso de núcleo y otros —como SN 2024uj— de fusiones termonucleares de enanas blancas. La espectroscopia infrarroja media de JWST ha abierto nuevas ventanas de diagnóstico: los perfiles de líneas de helio, el CO molecular y la emisión de polvo están ahora disponibles como herramientas para entender estas explosiones exóticas.
La detección de formación de polvo en la eyección de CaST sugiere que estos eventos raros podrían contribuir al inventario de polvo cósmico, mientras que la detección de CO molecular abre la puerta al estudio de la formación de moléculas en entornos que tienden un puente entre las novas y las supernovas.
El artículo está disponible en arXiv (ID: 2607.00111) como el primero de una serie planificada de estudios sobre transitorios ricos en calcio con JWST.
Fuente
Khan, R. et al. “JWST Observations of the Calcium-Strong Transient SN 2024uj.” arXiv:2607.00111 (2026).
Traducido por Alessandra