Hubble captura 3 caras de una supernova en evolución en el universo primitivo

Tres momentos diferentes en la escurridiza explosión de supernova fueron capturados en una sola toma 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 un estallido estelar.

«Es muy raro detectar una supernova en una etapa muy temprana, porque esa etapa es realmente corta», explicó Wenley Chen, primer autor del artículo de investigación e investigador postdoctoral en la Facultad de Física y Astronomía de la Universidad de Minnesota. «Solo duran de horas a unos pocos días, y se pueden pasar por alto fácilmente incluso en el caso de una detección cercana. Con la misma exposición, podemos ver una serie de imágenes, como las múltiples caras de una supernova».

Esto fue posible gracias a un fenómeno llamado lente gravitacional, que se predijo por primera vez en la teoría general de la relatividad de Einstein. En este caso, la gravedad masiva del cúmulo de galaxias Abell 370 actuó como una lente cósmica, doblando y amplificando la luz de la supernova más distante detrás del cúmulo.

El giro 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 sola imagen del Hubble. Esto solo fue posible porque las imágenes ampliadas tomaron diferentes caminos a través del cúmulo debido a las diferencias en la longitud de los caminos seguidos por la luz de la supernova y debido a la desaceleración del tiempo y la curvatura del espacio debido a la gravedad.

La exposición al Hubble también detectó 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 etapa capturada se muestra en azul. A medida que la supernova se enfriaba, su luz se volvió 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 se colapsa, choca, se calienta y luego ves que hace frío durante una semana. ¡Creo que esta es probablemente una de las cosas más asombrosas que he visto en mi vida!»

Esta es también la primera vez que los astrónomos han podido 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 gigante roja que descubrieron los investigadores era unas 500 veces más grande que la explosión de supernova del sol.

Chen, Kelly y un equipo internacional de astrónomos descubrieron esta supernova examinando archivos de datos del Hubble en busca de eventos transitorios. Chen escribió algoritmos de aprendizaje automático para encontrar estos eventos, pero este fue el único evento transitorio que se identificó.

Chen y Kelly planearon el telescopio espacial James Webb de la NASA para observar supernovas distantes. Esperan contribuir a un catálogo de supernovas muy distantes para ayudar a los astrónomos a comprender si las estrellas que existieron hace varios miles de millones de años son diferentes de las del universo cercano.

El artículo del equipo, titulado «Enfriamiento impactante de una supernova gigante roja en Redshift 3 en imágenes de lentes», se publicará en la revista Nature el 10 de noviembre.

El Telescopio Espacial Hubble es un proyecto de colaboración internacional entre la NASA y la Agencia Espacial Europea. El telescopio es operado por el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland. El Instituto de Ciencias del Telescopio Espacial (STScI) en Baltimore lleva a cabo operaciones científicas del Hubble. STScI es operado para la NASA por el Consorcio de Universidades para la Investigación en Astronomía, en Washington, DC

Para obtener más información sobre este estudio y el telescopio Hubble, visite: https://hubblesite.org/contents/news-releases/2022/news-2022-054