Tres momentos diferentes en una explosión de supernova lejana fueron capturados en una sola instantánea por el Telescopio Espacial Hubble de la NASA. La estrella explotó hace más de 11.000 millones de años, cuando el universo tenía menos de una quinta parte de su edad actual de 13.800 millones de años.
Esta es la primera mirada detallada a una supernova tan temprana en la historia del universo. La investigación podría ayudar a los científicos a aprender más sobre la formación de estrellas y galaxias en el universo primitivo. Las imágenes de supernova también son especiales porque muestran las primeras etapas de una explosión estelar.
“Es bastante raro que se pueda detectar una supernova en una etapa muy temprana, porque esa etapa es realmente corta”, explicó Wenlei Chen, primer autor del artículo e investigador postdoctoral en la Facultad de Física y Astronomía de la Universidad de Minnesota. “Solo dura de horas a unos pocos días, y se puede pasar por alto fácilmente incluso para una detección cercana. En la misma exposición, podemos ver una secuencia de imágenes, como múltiples caras de una supernova”.
El panel izquierdo muestra la porción de Abell 370 donde aparecieron las múltiples imágenes de la supernova. El panel A, una composición de las observaciones del Hubble de 2011 a 2016, muestra las ubicaciones de la galaxia anfitriona con múltiples imágenes después de que la supernova se desvaneciera. El panel B, una imagen del Hubble de diciembre de 2010, muestra las tres imágenes de la galaxia anfitriona y la supernova en diferentes fases de su evolución. El Panel C, que sustrae la imagen del Panel B de la del Panel A, muestra tres caras diferentes de la supernova en evolución. Usando un proceso de sustracción de imágenes similar para múltiples filtros de datos, el Panel D muestra los diferentes colores de la supernova enfriándose en tres etapas diferentes de su evolución.
Créditos
CIENCIA: NASA, ESA, STScI, Wenlei Chen (UMN), Patrick Kelly (UMN), Hubble Frontier Fields
Esto fue posible a través de un fenómeno llamado lente gravitacional, que fue predicho por primera vez en la teoría de la relatividad general de Einstein. En este caso, la inmensa gravedad del cúmulo de galaxias Abell 370 actuó como una lente cósmica, doblando y magnificando la luz de la supernova más distante ubicada detrás del cúmulo.
La deformación también produjo múltiples imágenes de la explosión en diferentes períodos de tiempo que llegaron a la Tierra al mismo tiempo y fueron capturadas en una imagen del Hubble. Eso fue posible solo porque las imágenes ampliadas tomaron diferentes rutas a través del cúmulo debido tanto a las diferencias en la longitud de los caminos que siguió la luz de la supernova como a la desaceleración del tiempo y la curvatura del espacio debido a la gravedad.
La exposición del Hubble también capturó el rápido cambio de color de la supernova que se desvanece, lo que indica un cambio de temperatura. Cuanto más azul es el color, más caliente es la supernova. La primera fase capturada aparece azul. A medida que la supernova se enfriaba, su luz se volvía más roja.
“Ves diferentes colores en las tres imágenes diferentes”, dijo Patrick Kelly, líder del estudio y profesor asistente en la Facultad de Física y Astronomía de la Universidad de Minnesota. “Tienes la estrella masiva, el núcleo colapsa, produce un choque, se calienta y luego ves que se enfría durante una semana. ¡Creo que es probablemente una de las cosas más increíbles que he visto en mi vida! “
Esta es también la primera vez que los astrónomos pudieron medir el tamaño de una estrella moribunda en el universo primitivo. Esto se basó en el brillo de la supernova y la velocidad de enfriamiento, los cuales dependen del tamaño de la estrella progenitora. Las observaciones del Hubble muestran que la supergigante roja cuya explosión de supernova descubrieron los investigadores era unas 500 veces más grande que el Sol.
Chen, Kelly y un equipo internacional de astrónomos encontraron esta supernova examinando los archivos de datos del Hubble en busca de eventos transitorios. Chen escribió algoritmos de aprendizaje automático para encontrar estos eventos, pero esta fue la única supernova identificada con múltiples imágenes.
Chen y Kelly tienen tiempo planeado para que el Telescopio Espacial James Webb de la NASA observe supernovas aún más distantes. Esperan contribuir a un catálogo de supernovas muy lejanas para ayudar a los astrónomos a comprender si las estrellas que existieron hace muchos miles de millones de años son diferentes de las del universo cercano.
El artículo del equipo, titulado “Enfriamiento de choque de una supernova supergigante roja en el corrimiento al rojo 3 en imágenes con lentes”, se publicará en Nature el 10 de noviembre.
El Telescopio Espacial Hubble es un proyecto de cooperación internacional entre la NASA y la ESA. El Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland, administra el telescopio. El Instituto de Ciencias del Telescopio Espacial (STScI) en Baltimore lleva a cabo operaciones científicas del Hubble. STScI es operado para la NASA por la Asociación de Universidades para la Investigación en Astronomía, en Washington, D.C.
Con información de Hubble Site
