Mirando profundamente en el universo, el Telescopio Espacial James Webb de la NASA está brindando a los científicos la primera visión detallada de una supernova desde que nuestro universo tenía solo una fracción de su edad actual. Utilizando datos de la Web, el equipo ha identificado 10 veces más supernovas de lo que se pensaba anteriormente en el universo primitivo. Algunas estrellas en explosión son los ejemplos más distantes de su tipo, incluidas las estrellas utilizadas para medir la tasa de expansión del universo.
“La red es una máquina de descubrimiento de supernovas”, dijo Christa DeCourcy, estudiante de posgrado de tercer año en el Observatorio Steward en Tucson y la Universidad de Arizona. “Además del gran número de detecciones, las grandes distancias de estas supernovas son dos de los resultados más interesantes de nuestro estudio”.
DeCourcy presentó los hallazgos en la 244ª reunión de la Sociedad Astronómica Estadounidense en Madison, Wisconsin.
‘Una máquina de descubrimiento de supernovas’
Para hacer estos descubrimientos, el equipo analizó datos de imágenes adquiridos como parte del programa JWST Advanced Deep Extragalactic Survey (JADES). La red es ideal para encontrar supernovas muy distantes porque su luz se propaga en longitudes de onda largas, un fenómeno conocido como corrimiento al rojo cósmico.
Antes del surgimiento de la red, sólo se habían encontrado un puñado de supernovas por encima de un corrimiento al rojo de 2, que corresponde a cuando el universo tenía sólo 3.300 millones de años, apenas el 25% de su edad actual. La muestra JADES incluye muchas supernovas que explotaron aún más en el pasado, cuando el universo tenía menos de 2 mil millones de años.
Anteriormente, los investigadores utilizaron el Telescopio Espacial Hubble de la NASA para observar supernovas cuando el universo estaba en su fase de “adulto joven”. Con JADES, los científicos están observando supernovas cuando el universo estaba en su “adolescencia” o “preadolescencia”. En el futuro, esperan volver a la etapa “infantil” o “bebé” del universo.
Para detectar supernovas, el equipo comparó varias imágenes tomadas con un año de diferencia y buscó fuentes visibles o faltantes en esas imágenes. Estos objetos cuyo brillo observado varía con el tiempo se denominan transitorios y las supernovas son un tipo de transitorios. En total, el equipo de muestreo de JADES Transient Survey descubrió alrededor de 80 supernovas en una porción de cielo de aproximadamente un brazo de espesor como un grano de arroz.
“Este es realmente nuestro primer modelo de cómo se ve el universo de alto corrimiento al rojo para la ciencia transitoria”, dijo su compañero de equipo Justin Peierl, miembro Einstein de la NASA en el Instituto Científico del Telescopio Espacial (STScI) en Baltimore, Maryland. “Estamos tratando de identificar si las supernovas distantes son fundamentalmente diferentes o mucho más parecidas a lo que vemos en el Universo cercano”.
Pierel y otros investigadores del STScI proporcionaron análisis expertos para determinar cuáles eran supernovas transitorias y cuáles no, ya que a menudo tenían un aspecto muy similar.
El equipo identificó una serie de supernovas de alto corrimiento al rojo con un corrimiento al rojo de 3,6, el más distante confirmado espectroscópicamente hasta ahora. Su estrella progenitora explotó cuando el universo tenía sólo 1.800 millones de años. Se trata de la llamada supernova de colapso del núcleo, la explosión de una estrella masiva.
Descubriendo supernovas distantes de tipo Ia
De particular interés para los astrofísicos son las supernovas de tipo Ia. Como era de esperar, estas estrellas en explosión son tan brillantes que se utilizan para medir distancias cósmicas distantes y ayudar a los científicos a calcular la tasa de expansión del universo. El equipo identificó al menos una supernova de tipo Ia con un corrimiento al rojo de 2,9. La luz de esta explosión empezó a llegar hasta nosotros hace 11.500 millones de años, cuando el universo tenía sólo 2.300 millones de años. El récord de distancia anterior para una supernova de tipo Ia confirmada espectroscópicamente era un corrimiento al rojo de 1,95, cuando el universo tenía 3.400 millones de años.
Los científicos están ansiosos por analizar las supernovas de Tipo Ia con altos corrimientos al rojo para ver si todas tienen la misma luminosidad intrínseca independientemente de la distancia. Esto es extremadamente importante, porque si su luminosidad varía con el corrimiento al rojo, no serán marcadores confiables para medir la tasa de expansión del universo.
Pierrel analizó esta supernova de tipo Ia con un desplazamiento al rojo de 2,9 para ver si su luminosidad intrínseca era diferente de lo esperado. Aunque este es el primero de su tipo, los resultados no proporcionan evidencia de que la luminosidad del Tipo Ia cambie con el corrimiento al rojo. Se necesitan más datos, pero por ahora prevalecen las teorías sobre la tasa de expansión del universo y su destino final basadas en supernovas de tipo Ia. Pierrel también presentó sus hallazgos en la 244ª reunión de la Sociedad Astronómica Estadounidense.
Mirando hacia el futuro.
El universo primitivo era un lugar muy diferente con una atmósfera extrema. Los científicos esperan ver supernovas antiguas que provengan de estrellas que tienen elementos químicos mucho menos pesados que estrellas como nuestro Sol. Comparar estas supernovas con el universo local ayudará a los astrónomos a comprender el mecanismo de formación estelar y explosión de supernovas en estos primeros tiempos.
“Básicamente, estamos abriendo una nueva ventana al universo transitorio”, dijo Matthew Seibert, miembro del STScI, quien dirige el análisis espectroscópico de las supernovas JADES. “Históricamente, cada vez que hemos hecho eso, hemos encontrado cosas muy interesantes, cosas que no esperábamos”.
“Debido a que la red es tan sensible, busca supernovas y otros transitorios en casi todos los lugares a los que apunta”, dijo Eiichi Egami, miembro del equipo JADES y profesor de investigación de la Universidad de Arizona en Tucson. “Este es un primer paso importante hacia un estudio más extenso de las supernovas a través de la Web”.
El Telescopio Espacial James Webb es el observatorio científico espacial más grande del mundo. Webb está resolviendo misterios en nuestro sistema solar, observando mundos distantes alrededor de otras estrellas e investigando la misteriosa estructura y los orígenes de nuestro universo y nuestro lugar en él. WEB es un programa internacional liderado por la NASA con sus socios, la ESA (Agencia Espacial Europea) y la CSA (Agencia Espacial Canadiense).
