El Hubble capta 3 momentos de la evolución de una supernova en el universo temprano

El Telescopio Espacial Hubble ha capturado en una sola imagen tres momentos diferentes de una explosión de supernova. 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.

Es la primera vista en detalle a una supernova en un momento tan temprano de la historia del universo. Este estudio podría ayudar a los científicos a obtener más información acerca de la formación de estrellas y galaxias en el universo primitivo. Las imágenes de supernova también son especiales debido a que 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”.

Esto fue posible gracias a un fenómeno llamado lente gravitacional, que se predijo 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”, 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 asombrosas que he visto!”

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. 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.

A través de un “truco” de gravedad que dobla la luz, el Telescopio Espacial Hubble capturó tres momentos diferentes en la explosión de una supernova muy lejana, ¡todo en una sola instantánea!
Créditos: Goddard Space Flight Center de la NASA.

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 este fue el único transitorio identificado.

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 ” Shock cooling of a red-supergiant supernova at redshift 3 in lensed images”, se publicó en Nature el 10 de noviembre.

El Telescopio Espacial Hubble es un proyecto de cooperación internacional entre la NASA y la ESA. El Goddard Space Flight Center de la NASA en Greenbelt (Maryland) administra el telescopio. El Space Telescope Science Institute (STScI) en Baltimore lleva a cabo las operaciones científicas del Hubble. El STScI es operado para la NASA por la Association of Universities for Research in Astronomy, en Washington, D.C.

Noticia original (en inglés)

Edición: R. Castro.