Análisis de la SN 2020tlf: Primera supernova de tipo II con detección de un precursor

Abstract

Con el incremento de detecciones tempranas de supernovas (SNs, en adelante) se ha puesto cada vez más en evidencia la necesidad de la existencia de un material circunestelar (CSM) cercano, posiblemente eyectado por la estrella progenitora momentos previos a la explosión. Más recientemente, se ha detectado un exceso de flujo (o precursor) en datos pre-explosión de una SN de tipo II normal, la SN 2020tlf. Esta detección ha abierto las puertas a diferentes hipótesis sobre su origen. En este trabajo nos proponemos explorar en detalle este intrigante objeto. Para eso ha sido necesario adquirir el dominio de un código hidrodinámico que simula la explosión de estrellas masivas, y comprender los efectos de los distintos parámetros físicos sobre las SNs resultantes. Luego, hemos caracterizado y comparado esta SN con una muestra de SNs normales bien estudiadas a fin de establecer si se trata de un evento normal o si posee cualidades atípicas para estos objetos. Posteriormente hemos inferido los parámetros físicos de la misma mediante modelos hidrodinámicos que también fueron cotejados con distribuciones de parámetros de una población de SNs. Por último, hemos modificado el código hidrodinámico para poder modelar eyecciones de material previas a la explosión. Esto nos permitió analizar al precursor de la SN 2020tlf e inferir sus propiedades físicas. Adicionalmente, nos interesó ver si con esta metodología es posible explicar también el origen del CSM necesario para explicar la evolución temprana de su curva de luz. A través del modelado hidrodinámico hemos encontrado los siguientes parámetros físicos para la SN 2020tlf: un progenitor con una masa y radio pre-explosión de 19.69 M⊙ y 1234 R⊙, respectivamente, correspondiente a una estrella con una masa inicial de 25 M⊙, una energía de la explosión de 1.8 × 1051 erg, y una masa de níquel de 0.023 M⊙ con una mezcla de níquel del 10 %. Estos valores fueron derivados del mejor modelo hallado. Adicionalmente fue necesario incluir la presencia de un CSM con una masa de 1.42 M⊙ y una extensión de 6000 R⊙ para reproducir las observaciones tempranas de la SN 2020tlf. Estos parámetros implican una elevada tasa de pérdida de masa de la estrella, de M˙ ∼ 0.14 M⊙ año–1, lo cual sugiere un mecanismo diferente a un viento estacionario para dicha eyección. Nuestros resultados muestran que en general —con excepción de la masa de níquel— los parámetros físicos de la SN 2020tlf son bastante extremos, indicando que se trata de un objeto peculiar dentro de la familia de SNs II normales. Este resultado es consistente con lo encontrado en nuestro estudio de parámetros observacionales de la SN 2020tlf. Finalmente, hemos estudiado la inyección de energía a épocas anteriores a la explosión para intentar explicar las observaciones prey post-explosión de esta SN, y hemos encontrado modelos que representan cualitativamente bien estos datos. No obstante, no fue posible encontrar un modelo que simultáneamente explique la emisión pre- y post-explosión de la SN 2020tlf. Esto abre la puerta a futuras investigaciones.