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| Esta imagen del Hubble muestra el cúmulo de galaxias MACS J0138.0-2155, que es tan masivo que su gravedad dobló y amplió la luz procedente no sólo de una galaxia de fondo extremadamente distante, sino también de un evento de supernova en esta galaxia. La imagen en color se realizó utilizando observaciones de ocho filtros diferentes repartidos entre la Advanced Camera for Surveys (ACS) y la Wide Field Camera 3 (WFC3) del Hubble. El color es el resultado de asignar diferentes tonos a cada imagen monocromática asociada a un filtro individual. Crédito de la imagen: NASA / ESA / Hubble / A. Newman / M. Akhshik / K. Whitaker. |
Una supernova con lente gravitacional con un retraso observable de dos décadas
Cuando la luz de un objeto lejano pasa muy cerca de una galaxia o cúmulo en primer plano, la lente gravitacional puede hacer que aparezca como múltiples imágenes en el cielo. Si la fuente es variable, puede utilizarse para restringir la tasa de expansión cósmica y los modelos de energía oscura. Para alcanzar estos objetivos cosmológicos se necesitan muchos transitorios con lentes y mediciones precisas del retardo temporal. Las supernovas con lente (SN) son atractivas para este propósito porque tienen un comportamiento fotométrico relativamente simple, con formas y colores de la curva de luz bien entendidos - en contraste con la variación estocástica de los cuásares. Aquí informamos del descubrimiento de una supernova con múltiples imágenes, AT2016jka ("SN Requiem"). Apareció en una galaxia evolucionada a z=1,95, con lente gravitacional de un cúmulo de galaxias en primer plano. Es probable que se trate de una supernova de tipo Ia, es decir, la explosión de un remanente estelar de baja masa, cuya curva de luz puede utilizarse para medir distancias cósmicas. En las imágenes de archivo del Telescopio Espacial Hubble, se detectan tres imágenes de la supernova con retrasos relativos de <200 días. Predecimos que una cuarta imagen aparecerá cerca del núcleo del cúmulo en el año 2037±2. La observación de la cuarta imagen podría proporcionar una precisión de retardo temporal de ≈7 días, <1% de la línea base extraordinaria de 20 años. La clasificación de las SN y el tiempo de reaparición previsto podrían mejorarse con una mayor modelización de las lentes y un análisis exhaustivo de las incertidumbres sistemáticas.
Los cúmulos de galaxias contienen miles de galaxias de todas las edades, formas y tamaños.
Tienen una masa de aproximadamente un millón de veces la masa del Sol y se forman a lo largo de miles de millones de años cuando grupos más pequeños de galaxias se unen lentamente.
Albert Einstein predijo en su teoría de la relatividad general que los objetos masivos deformarían el tejido del propio espacio. Cuando la luz pasa por uno de estos objetos, como un enorme cúmulo de galaxias, su trayectoria cambia ligeramente.
Este efecto, denominado lente gravitacional, sólo es visible en casos excepcionales y sólo los mejores telescopios del mundo pueden observar este fenómeno.
La sensibilidad del Hubble y su alta resolución le permiten ver lentes gravitacionales débiles y distantes que no pueden detectarse con los telescopios terrestres, cuyas imágenes están borrosas por la atmósfera de nuestro planeta.
"Cuando la luz de un objeto lejano pasa muy cerca de una galaxia o cúmulo en primer plano, las lentes gravitacionales pueden hacer que aparezcan como múltiples imágenes en el cielo", explican el Dr. Steven Rodney, de la Universidad de Carolina del Sur, y sus colegas.
"Si la fuente es variable, puede utilizarse para restringir la tasa de expansión cósmica y los modelos de energía oscura".
"Para lograr estos objetivos cosmológicos se necesitan muchos transitorios con lente con mediciones precisas del retardo temporal. Las supernovas con lente son atractivas para este propósito porque tienen un comportamiento fotométrico relativamente simple, con formas y colores de la curva de luz bien entendidos - en contraste con la variación estocástica de los cuásares."
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| Vista general del campo de cúmulos de MACS J0138.0-2155 y del descubrimiento de AT2016jka; las etiquetas indican las ubicaciones de las imágenes observadas de AT2016jka (SN1-SN3), las imágenes futuras esperadas (SN4-SN5) y la galaxia anfitriona con múltiples imágenes (H1-H4). Crédito de la imagen: Rodney et al., arXiv: 2106.08935. |
A partir de los datos recogidos por el telescopio espacial Hubble de la NASA/ESA los días 18 y 19 de julio de 2016, los astrónomos detectaron cuatro imágenes de MRG-M0138, una galaxia roja masiva situada a 10.000 millones de años luz en la constelación de Cetus, que se ve reflejada en el cúmulo de galaxias del primer plano, MACS J0138.0-2155.
Además, encontraron tres imágenes de un evento de supernova, llamado AT2016jka, en las imágenes de la galaxia de fondo.
"Es probable que se trate de una supernova de tipo Ia, es decir, la explosión de un remanente estelar de baja masa, cuya curva de luz puede utilizarse para medir distancias cósmicas", señalan los investigadores.
"En las imágenes de archivo del Hubble, se detectan tres imágenes de la supernova con retrasos relativos de menos de 200 días".
"Predecimos que una cuarta imagen aparecerá cerca del núcleo del cúmulo en el año 2037. La observación de la cuarta imagen podría proporcionar una precisión de retardo temporal de unos 7 días, menos del 1% de la línea de base extraordinaria de 20 años."
"La clasificación de la supernova y el tiempo de reaparición predicho podrían mejorarse con un mayor modelado de la lente y un análisis exhaustivo de las incertidumbres sistemáticas".
Fuentes, créditos y referencias:
El artículo del equipo se ha publicado en línea en el servidor de preimpresiones arXiv.org.
Steven A. Rodney et al. 2021. A Gravitationally Lensed Supernova with an Observable Two-Decade Time Delay. arXiv: 2106.08935
Traído gracias a Scinews