Usando datos del primer año de observación interestelar del telescopio espacial James Webb, un equipo internacional de investigadores pudo ver por casualidad una supernova en explosión en una lejana galaxia espiral.
El estudio, publicado recientemente en Astrophysical Journal Letters, proporciona nuevas mediciones infrarrojas de una de las galaxias más brillantes de nuestro vecindario cósmico, NGC 1566, también conocida como la Bailarina Española. Ubicada a unos 40 millones de millas de la Tierra, el centro extremadamente activo de la galaxia la ha hecho especialmente popular entre los científicos que buscan aprender más sobre cómo se forman y evolucionan las nebulosas de formación estelar.
En este caso, los científicos pudieron estudiar una supernova Tipo 1a, la explosión de una estrella enana blanca de carbono y oxígeno, que Michael Tucker, miembro del Centro de Cosmología y Física de Astropartículas de la Universidad Estatal de Ohio y coautor de el estudio, dijeron los investigadores atrapados por mera casualidad mientras estudiaban NGC 1566.
“Las explosiones de enanas blancas son importantes para el campo de la cosmología, ya que los astrónomos las usan a menudo como indicadores de distancia”, dijo Tucker. “También producen una gran parte de los elementos del grupo del hierro en el universo, como el hierro, el cobalto y el níquel”.
La investigación fue posible gracias a la Encuesta PHANGS-JWST que, debido a su vasto inventario de mediciones de cúmulos estelares, se utilizó para crear un conjunto de datos de referencia para estudiar en galaxias cercanas. Al analizar imágenes tomadas del núcleo de la supernova, Tucker y el coautor Ness Mayker Chen, estudiante graduado en astronomía en el estado de Ohio que dirigió el estudio, intentaron investigar cómo se emiten ciertos elementos químicos en el cosmos circundante después de una explosión.
Por ejemplo, los elementos ligeros como el hidrógeno y el helio se formaron durante el Big Bang, pero los elementos más pesados solo se pueden crear a través de las reacciones termonucleares que ocurren dentro de las supernovas. Comprender cómo estas reacciones estelares afectan la distribución de elementos de hierro alrededor del cosmos podría brindar a los investigadores una visión más profunda de la formación química del universo, dijo Tucker.
“A medida que explota una supernova, se expande y, mientras lo hace, podemos ver esencialmente diferentes capas de la eyección, lo que nos permite sondear el núcleo de la nebulosa”, dijo. Impulsadas por un proceso llamado decaimiento radiactivo, en el que un átomo inestable libera energía para volverse más estable, las supernovas emiten fotones radiactivos de alta energía como el uranio-238. En este caso, el estudio se centró específicamente en cómo el isótopo cobalto-56 se descompone en hierro-56.
Utilizando datos de los instrumentos de cámara de infrarrojo medio y cercano del JWST para investigar la evolución de estas emisiones, los investigadores descubrieron que más de 200 días después del evento inicial, la eyección de supernova aún era visible en longitudes de onda infrarrojas que habrían sido imposibles de visualizar desde el suelo.
“Este es uno de esos estudios en los que si nuestros resultados no fueran los que esperábamos, habría sido realmente preocupante”, dijo. “Siempre supusimos que la energía no escapa de la eyección, pero hasta JWST, era solo una teoría”.
Durante muchos años, no estuvo claro si las partículas de rápido movimiento producidas cuando el cobalto-56 se descompone en hierro-56 se filtraban en el entorno circundante o si eran retenidas por los campos magnéticos que crean las supernovas.
Sin embargo, al proporcionar nuevos conocimientos sobre las propiedades de enfriamiento de la eyección de supernova, el estudio confirma que, en la mayoría de las circunstancias, la eyección no escapa de los confines de la explosión. Esto reafirma muchas de las suposiciones que los científicos han hecho en el pasado sobre cómo funcionan estas entidades complejas, dijo Tucker.
“Este estudio valida casi 20 años de ciencia”, dijo. “No responde todas las preguntas, pero hace un buen trabajo al mostrar al menos que nuestras suposiciones no han sido catastróficamente incorrectas”.
Las futuras observaciones del JWST seguirán ayudando a los científicos a desarrollar sus teorías sobre la formación y evolución estelar, pero Tucker dijo que un mayor acceso a otros tipos de filtros de imágenes también podría ayudar a probarlos, creando más oportunidades para comprender maravillas mucho más allá de los límites de nuestra propia galaxia.
“El poder de JWST es realmente incomparable”, dijo Tucker. “Es realmente prometedor que estemos logrando este tipo de ciencia y con JWST, existe una buena posibilidad de que no solo podamos hacer lo mismo para diferentes tipos de supernovas, sino que lo hagamos incluso mejor”.
Con información de The Astrophysical Journal Letters
