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| La imagen muestra la galaxia Arp 148, captada por los telescopios Spitzer y Hubble de la NASA. Los datos de Spitzer especialmente procesados se muestran dentro del círculo blanco, revelando la luz infrarroja de una supernova oculta por el polvo. Esta es una de las cinco supernovas ocultas documentadas por primera vez en un artículo reciente. Crédito: NASA/JPL-Caltech |
Las estrellas que explotan generan espectaculares espectáculos de luz. Los telescopios infrarrojos como el Spitzer pueden ver a través de la niebla y dar una mejor idea de la frecuencia de estas explosiones.
Se podría pensar que las supernovas -la agonía de las estrellas masivas y una de las explosiones más brillantes y potentes del universo- son difíciles de pasar por alto. Sin embargo, el número de estas explosiones observadas en las zonas más lejanas del Universo está muy por debajo de las predicciones de los astrofísicos.
Un nuevo estudio que utiliza los datos del recientemente retirado telescopio espacial Spitzer de la NASA informa de la detección de cinco supernovas que, al pasar desapercibidas en luz óptica, nunca se habían visto antes. Spitzer observó el universo en luz infrarroja, que atraviesa las nubes de polvo que bloquean la luz óptica, el tipo de luz que ven nuestros ojos y que las supernovas no ocultas irradian con mayor intensidad.
Para buscar supernovas ocultas, los investigadores examinaron las observaciones de Spitzer de 40 galaxias polvorientas. (En el espacio, el polvo se refiere a partículas parecidas a granos con una consistencia similar a la del humo). Basándose en el número que encontraron en estas galaxias, el estudio confirma que las supernovas se producen efectivamente con la frecuencia que los científicos esperan. Esta expectativa se basa en los conocimientos actuales de los científicos sobre la evolución de las estrellas. Estudios como éste son necesarios para mejorar esa comprensión, ya sea reforzando o desafiando ciertos aspectos de la misma.
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| Descarga este póster gratuito de la NASA, que conmemora el telescopio espacial Spitzer, ya retirado. Crédito: NASA/JPL-Caltech |
"Estos resultados de Spitzer muestran que los estudios ópticos en los que hemos confiado durante mucho tiempo para detectar supernovas pasan por alto hasta la mitad de las explosiones estelares que ocurren en el universo", dijo Ori Fox, científico del Space Telescope Science Institute en Baltimore, Maryland, y autor principal del nuevo estudio, publicado en Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. "Es una muy buena noticia que el número de supernovas que estamos viendo con Spitzer sea estadísticamente consistente con las predicciones teóricas".
La "discrepancia de supernovas" -es decir, la incoherencia entre el número de supernovas predichas y el número observado por los telescopios ópticos- no es un problema en el universo cercano. Allí, las galaxias han disminuido su ritmo de formación estelar y, en general, tienen menos polvo. Sin embargo, en las zonas más lejanas del universo, las galaxias parecen más jóvenes, producen estrellas a un ritmo más rápido y suelen tener mayores cantidades de polvo. Este polvo absorbe y dispersa la luz óptica y ultravioleta, impidiendo que llegue a los telescopios. Por ello, los investigadores llevan mucho tiempo razonando que las supernovas que faltan deben existir y simplemente no se ven.
"Debido a que el universo local se ha calmado un poco desde sus primeros años de creación de estrellas, vemos el número esperado de supernovas con las búsquedas ópticas típicas", dijo Fox. "Sin embargo, el porcentaje de detección de supernovas observado disminuye a medida que nos alejamos y nos remontamos a épocas cósmicas en las que dominaban las galaxias más polvorientas".
Detectar supernovas a estas distancias tan lejanas puede ser un reto. Para realizar una búsqueda de supernovas envueltas en reinos galácticos más turbios pero a distancias menos extremas, el equipo de Fox seleccionó un conjunto local de 40 galaxias con polvo, conocidas como galaxias infrarrojas luminosas y ultraluminosas (LIRGs y ULIRGs, respectivamente). El polvo de las LIRGs y ULIRGs absorbe la luz óptica de objetos como las supernovas, pero permite que la luz infrarroja de estos mismos objetos pase sin obstáculos para que telescopios como Spitzer la detecten.
La corazonada de los investigadores resultó ser correcta cuando las cinco supernovas nunca antes vistas salieron a la luz (infrarroja). "Es un testimonio del potencial de descubrimiento de Spitzer que el telescopio haya sido capaz de captar la señal de supernovas ocultas de estas galaxias polvorientas", dijo Fox.
"Fue especialmente divertido para varios de nuestros estudiantes universitarios contribuir de forma significativa a esta emocionante investigación", añadió el coautor del estudio Alex Filippenko, profesor de astronomía de la Universidad de California en Berkeley. "Ayudaron a responder a la pregunta: "¿Dónde han ido todas las supernovas?".
Los tipos de supernovas detectados por Spitzer se conocen como "supernovas de colapso del núcleo", en las que participan estrellas gigantes con al menos ocho veces la masa del Sol. A medida que envejecen y sus núcleos se llenan de hierro, las grandes estrellas ya no pueden producir suficiente energía para soportar su propia gravedad, y sus núcleos colapsan, de forma repentina y catastrófica.
Las intensas presiones y temperaturas producidas durante el rápido derrumbe forman nuevos elementos químicos a través de la fusión nuclear. Las estrellas que colapsan acaban rebotando en sus núcleos ultradensos, volando en pedazos y esparciendo esos elementos por el espacio. Las supernovas producen elementos "pesados", como la mayoría de los metales. Esos elementos son necesarios para la construcción de planetas rocosos, como la Tierra, así como de seres biológicos. En general, las tasas de supernovas sirven para comprobar los modelos de formación estelar y la creación de elementos pesados en el universo.
"Si se sabe cuántas estrellas se están formando, se puede predecir cuántas van a explotar", explica Fox. "O, viceversa, si se sabe cuántas estrellas explotan, se puede predecir cuántas estrellas se forman. Entender esa relación es fundamental para muchas áreas de estudio de la astrofísica".
Los telescopios de próxima generación, como el telescopio espacial Nancy Grace Roman de la NASA y el telescopio espacial James Webb, detectarán la luz infrarroja, como Spitzer.
"Nuestro estudio ha demostrado que los modelos de formación estelar son más consistentes con las tasas de supernovas de lo que se pensaba", dijo Fox. "Y al revelar estas supernovas ocultas, Spitzer ha sentado las bases para nuevos tipos de descubrimientos con los telescopios espaciales Webb y Roman".
Fuentes, créditos y referencias:
“A Spitzer survey for dust-obscured supernovae” by Ori D Fox, Harish Khandrika, David Rubin, Chadwick Casper, Gary Z Li, Tamás Szalai, Lee Armus, Alexei V Filippenko, Michael F Skrutskie, Lou Strolger and Schuyler D Van Dyk, 21 June 2021, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.DOI: 10.1093/mnras/stab1740
Créditos a SciTechDaily