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'''Ellipsar''' es un modelo teórico en astrofísica propuesto en 2022 para describir explosiones anulares que emanan de estrellas masivas que son achatadas (achatadas) debido a una rotación rápida o interacciones binarias. El término "elipsar" es un acrónimo de "elipse" y "estrella" que refleja los contornos elípticos de isodensidad de la estrella progenitora en simulaciones axisimétricas bidimensionales. El modelo fue presentado por Marcus DuPont, Andrew MacFadyen y Jonathan Zrake en un artículo publicado en ''The Astrophysical Journal Letters''.
El modelo desafía los paradigmas tradicionales de explosión esférica o tipo chorro al incorporar asfericidad en la estrella progenitora y podría explicar ciertos transitorios astronómicos sin un generador de energía de chorro central.

== Antecedentes ==
Los transitorios astronómicos, como las supernovas y los estallidos de rayos gamma (GRB), suelen modelarse como explosiones puntuales o chorros colimados de estrellas esféricamente simétricas. Sin embargo, las observaciones y los modelos teóricos sugieren que muchas estrellas masivas (>8-10 masas solares) son achatadas debido a una rápida rotación o transferencia binaria de masa, con parámetros de aplanamiento (ε) de hasta 0,2. El modelo de elipsar explora las consecuencias hidrodinámicas de una explosión puntual en tales progenitores asféricos.

== Supuestos del modelo ==
El modelo elipsar supone:
* Una estrella progenitora masiva, como una estrella de helio Wolf-Rayet (~18 M⊙, radio ~0,5 R⊙), evolucionó con software como MESA.>
* Geometría esferoide achatada con parámetro de aplanamiento ε = 1 - b/a, optimizada en ε ≈ 0,05.
* Explosión puntual en el núcleo con energía E_exp de 10^{51} a 10^{54} ergio (fiducial: 5 × 10^{52} ergio).
* Suposición de gas frío (p/ρ ~ 10^{-6}) en el entorno de viento precursor y circundante con perfil de densidad ρ_wind = A r^{-2}, A* = 0,1, v_wind = 10^3 km/s.
* Simulaciones 2D ejesimétricas que ignoran efectos 3D, campos magnéticos o rotación detallada.

El perfil de densidad de estrellas se asigna desde un modelo esférico 1D a una forma achatada: ρ(r, θ) derivada de reemplazar R_3 en ρ_{1D}(r) con R_ε(θ) = ab / √[(a cos θ)^2 + (b sin θ)^2], con a = R_3 (1 - ε)^{-1/3}, b = R_3 (1 - ε)^{2/3}.

== Formulación matemática ==
El modelo utiliza hidrodinámica relativista en coordenadas polares esféricas 2D (r, θ). Las ecuaciones importantes incluyen:

=== Perfil de densidad ===
El perfil de densidad 1D se aproxima como:
\rho_{1D}(r) \approx \rho_c \times \max\left(1 - \frac{r}{R_3}, 0\right) / \left[1 + \left(\frac{r}{R_1}\right)^{k_1} / \left(1 + \left(\frac{r}{R_2}\right)^{k_2}\right)\right]
con parámetros R_1 = 0.0017 R, R_2 = 0.0125 R, R_3 = 0.65 R, k_1 = 3.25, k_2 = 2.57, ρ_c = 3 × 10^{-7} ρ (ρ = 3M / (4π R^3)).

Para la ilustración de la oblea:
R_\epsilon(\theta) = \frac{ab}{\sqrt{(a \cos \theta)^2 + (b \sin \theta)^2

=== Presión de explosión ===
p(r) = \frac{3(\gamma-1) E_\exp}{4\pi r_\exp^3} \times H(r - r_\exp) para r < r_exp, donde H es la función de Heaviside, γ = 4/3.

=== Ecuaciones hidrodinámicas ===
Leyes de conservación en forma relativista:
* Continuidad de masa: \partial_\mu (\rho u^\mu) = 0
* Momento energético: \partial_\mu T^{\mu\nu} = 0, con T^{\mu\nu} = \rho h u^\mu u^\nu + p \eta^{\mu\nu}, h = 1 + \epsilon + p/\rho, η^{\mu\nu} métrica de Minkowski (-+++).
* Ecuación de estado: p = (\gamma-1) \rho \epsilon

Dinámica de choque: aceleración proporcional al gradiente de densidad; Las ondas de choque polares estallan primero, formando lóbulos que chocan oblicuamente en el ecuador y crean anillos de alta presión.

=== Radio de retraso ===
r_\dec(\Gamma\beta, \theta) = M_\iso(> \Gamma\beta, \theta) / (4\pi A), donde M_iso es la masa equivalente isotrópica.

== Simulaciones ==
Las simulaciones utilizan el código SIMBI acelerado por GPU (Python/C++ con CUDA/ROCm), método Godunov de segundo orden con reconstrucción Minmod (θ=2). Cuadrícula: 5609 zonas radiales (escala logarítmica), 4096 campos angulares; Dominio r_in = 0,01 R a r_out = 200 R, θ ∈ [0, π].

== Resultados ==
* El ε óptimo = 0,05 produce anillos de eyección relativistas (Γβ >10 para E_exp alta), limitados a Δθ ~6° (~5 % de cobertura del cielo).
* Distribución de energía: E_k,iso(>1) en el ecuador 10 veces mayor que en los polos; M_iso(>1, θ=90°) ~6 × 10^{27} g (~masa terrestre).
* Transitorio: Explica llGRB, SNe relativista, FBOT; predice resplandores polarizados, morfología remanente desde forma de anillo hasta levemente prolatada después de aproximadamente 1 año.
* Rayos cósmicos: fuente potencial de partículas de 10^{15}–10^{18} eV en entornos de baja densidad.

== Limitaciones ==
* Limitado a ejesimetría 2D; ignora las inestabilidades 3D, turbulencias, campos magnéticos, pérdidas de radiación o CSM grumosos.
* A partir de 2025, no hay confirmación de observación directa; sigue siendo especulativo con investigaciones de seguimiento limitadas.

== Posibles desarrollos futuros ==
Dada la experiencia de los autores en explosiones de alta energía, Ellipsar tiene un potencial de mediano a alto para ser validado por futuros observatorios como Rubin (2025+) o CTA (2027+), posiblemente dentro de 5 a 10 años si surgen simulaciones 3D y transitorios apropiados.

== Literatura ==

* [https://iopscience.iop.org/article/10.3 ... 213/ac6ded Artículo completo sobre IOPscience]
* [https://arxiv.org/abs/2202.04767 preimpresión en arXiv]
* [https://www.researchgate.net/publicatio ... ened_Stars Entrada en ResearchGate con texto completo]
* [https://inspirehep.net/literature/2030825 Entrada en Inspire HEP]

More details: https://de.wikipedia.org/wiki/Ellipsar