Detección de supernovas nunca antes localizadas

Los instrumentos de observación infrarroja, en particular los telescopios espaciales, pueden “ver” a través del polvo y, por lo tanto, detectar mejor estas estrellas al final de sus vidas. Si es importante determinar correctamente la frecuencia de estas explosiones es porque sirven de sonda para modelos de formación estelar.

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Casi la mitad de las supernovas escapan al censo

En un nuevo estudio publicado enAvisos mensuales de la Royal Astronomical Society, los investigadores señalan que las campañas de observación del infrarrojo cercano basadas en tierra permiten el descubrimiento de 3 a 10 veces menos supernovas de lo esperado, dependiendo de la luminosidad del infrarrojo lejano. Esta diferencia se explica por las limitaciones de sensibilidad debidas, en particular, a la presencia de nebulosas, polvo denso que se acumula en las galaxias donde se forman las estrellas.

El telescopio Spitzer, un telescopio espacial infrarrojo diseñado por la NASA, ahora está fuera de servicio; dejó de funcionar en enero de 2020. Pero un equipo de investigadores examinó recientemente los datos de observación recopilados por el instrumento, con el fin de buscar posibles supernovas “ocultas” por el polvo. Se centraron en unas 40 galaxias relativamente cercanas que se sabe que albergan mucho polvo.

Esta imagen muestra la galaxia Arp 148, capturada por los telescopios Spitzer y Hubble. Los datos de Spitzer revelaron la presencia de una supernova escondida en el polvo, indicada aquí por un círculo blanco. Crédito: NASA / JPL-Caltech

Resultado: el número de supernovas detectadas por Spitzer es estadísticamente consistente con las predicciones; en otras palabras, las supernovas ocurren con tanta frecuencia como los científicos esperan. “Las lecturas ópticas en las que hemos confiado durante mucho tiempo para detectar supernovas pierden hasta la mitad de las explosiones estelares que ocurren en el universo.“,necesitar Ori Fox, científico enInstituto de Ciencias del Telescopio Espacialde Baltimore y autor principal del estudio.

Cinco supernovas nunca antes detectadas

La diferencia entre el número de supernovas observadas por telescopios ópticos y el número teórico no es significativa en el Universo cercano. De hecho, las galaxias que existen son menos nebulosas, porque su tasa de formación de estrellas es menos intensa. En contraste, en el Universo temprano, donde las galaxias son mucho más jóvenes, los instrumentos de observación a menudo tienen que lidiar con grandes cantidades de polvo porque la tasa de producción de estrellas es más alta. “El porcentaje de detección de supernovas disminuye a medida que te alejas y regresas a las eras cósmicas donde dominaban las galaxias más polvorientas.Fox lo resume.

Sin embargo, no es fácil detectar supernovas en el Universo distante. Entonces, para verificar su teoría, los investigadores consideraron un cúmulo local de galaxias polvorientas, ubicadas a menos de 200 Mpc, llamadas “galaxias infrarrojas luminosas y ultraluminosas” (o LIRG y ULIRG respectivamente, paragalaxia infrarroja luminosa / ultraluminosa) Estas galaxias emiten respectivamente más de 10¹¹y más de 10¹²Luminosidades solares en el rango infrarrojo. El polvo en el interior absorbe la luz visible de objetos como las supernovas, pero su luz infrarroja puede atravesarla y ser detectada por telescopios como Spitzer.

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Después de analizar dos años de datos, los autores del estudio informan de la detección de nueve supernovas, cinco de las cuales nunca se habían descubierto en campañas de observación anteriores. Un resultado mucho más acorde con los modelos teóricos y “una prueba del potencial de descubrimiento de SpitzerFox dijo en el sitio web de la NASA.

Un papel fundamental en la historia del Universo

Las supernovas detectadas por Spitzer se consideran “desgarradoras”; este mecanismo involucra estrellas masivas de al menos ocho veces la masa del Sol. A medida que envejecen y sus núcleos se llenan de hierro, estas estrellas ya no pueden producir suficiente energía -porque el hierro es un elemento inerte termonuclear- para soportar su propia gravedad. Como resultado, su núcleo colapsa repentina y abruptamente, lo que hace que su densidad y temperatura aumenten.

Estas altas presiones y temperaturas promueven la captura electrónica y luego la producción de nuevos elementos químicos a través de la fusión nuclear. Las estrellas que colapsan eventualmente rebotan en sus núcleos ultra densos, rompen y dispersan sus elementos por el espacio. Las supernovas, por lo tanto, juegan un papel esencial en la historia del Universo, ya que producen y dispersan elementos pesados ​​en el medio interestelar. Estos elementos son necesarios para la construcción de planetas rocosos como la Tierra, así como de organismos biológicos.

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Por lo tanto, conocer la tasa de supernovas nos permite comprender mejor el proceso de formación de estrellas y la creación de elementos pesados ​​en el Universo. “Si sabe cuántas estrellas se están formando, puede predecir cuántas estrellas explotarán o viceversa.“Dice Fox en el artículo de JPL.

Los científicos están encantados de poder utilizar pronto los telescopios de próxima generación desarrollados por la NASA, a saber, los telescopios James-Webbet Nancy-Grace-Roman, que podrán observar en el infrarrojo.