Mirando profundamente en el espacio, el Telescopio Espacial James Webb de la NASA está brindando a los científicos la primera visión detallada de las supernovas de cuando nuestro universo tenía solo una fracción de su edad actual. Un equipo que utiliza los datos de Webb ha identificado 10 veces más supernovas en el universo temprano de lo que se conocía anteriormente. Algunas de las estrellas en explosión recién descubiertas son los ejemplos más distantes de su tipo, incluidas las utilizadas para medir la tasa de expansión del universo.

«La red es una máquina de descubrimiento de supernovas», dijo Krista DeCourcy, estudiante de tercer año en el Observatorio Steward y la Universidad de Arizona en Tucson. «El gran número de descubrimientos y las grandes distancias a estas supernovas son los dos resultados más interesantes de nuestro estudio».

DeCoursey presentó los hallazgos en la 244ª reunión de la Sociedad Astronómica Estadounidense en Madison, Wisconsin.

«Máquina de descubrimiento de supernovas»

Para hacer estos descubrimientos, el equipo analizó los datos de imágenes obtenidos como parte del programa Advanced Deep Extragalactic Survey (JADES) de JWST. Webb es ideal para encontrar supernovas extremadamente distantes porque su luz se extiende a longitudes de onda más largas, un fenómeno conocido como corrimiento al rojo cosmológico.

Antes del lanzamiento de Webb, sólo se habían encontrado un puñado de supernovas por encima del corrimiento al rojo 2, lo que corresponde a una época en la que el universo tenía sólo 3.300 millones de años, apenas el 25% de su edad actual. La muestra JADES contiene muchas supernovas que explotaron incluso 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 etapa de «adulto joven». Utilizando JADES, los científicos ven supernovas cuando el universo estaba en sus años de «adolescencia» o «preadolescencia». En el futuro, esperan volver a mirar la fase «infantil» o «infantil» del universo.

Para detectar supernovas, el equipo comparó varias imágenes tomadas con un año de diferencia y buscó fuentes que desaparecieron o aparecieron en esas imágenes. Estos objetos cuyo brillo observado cambia con el tiempo se denominan transitorios y las supernovas son un tipo de objeto transitorio. En total, el equipo JADES Transient Survey Sample detectó alrededor de 80 supernovas en una porción de cielo de sólo el grosor de un grano de arroz sostenido con el brazo extendido.

«Esta es realmente nuestra primera muestra de cómo se ve el universo de alto corrimiento al rojo para la ciencia transitoria», dijo el miembro del equipo Justin Pierrel, miembro Einstein de la NASA en el Instituto Científico del Telescopio Espacial (STScI) en Baltimore, Maryland. «Estamos tratando de determinar si las supernovas distantes son significativamente diferentes o muy similares a lo que vemos en el universo cercano».

Pierel y otros investigadores del STScI proporcionaron análisis expertos para determinar qué transiciones eran en realidad supernovas y cuáles no, ya que a menudo parecían muy similares.

El equipo identificó varias supernovas con un alto corrimiento al rojo, incluida la más distante jamás confirmada espectroscópicamente con un corrimiento al rojo de 3,6. 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 lejanas de tipo Ia

Los astrofísicos están particularmente interesados ​​en las supernovas de tipo Ia. Estas estrellas en explosión son tan predeciblemente 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 comenzó a viajar 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 fue un corrimiento al rojo de 1,95 cuando el universo tenía 3.400 millones de años.

Los científicos quieren analizar supernovas de Tipo Ia con altos corrimientos al rojo para ver si todas tienen la misma luminosidad característica independientemente de la distancia. Esto es muy importante porque si su brillo cambia con el corrimiento al rojo, no serían marcadores confiables para medir la tasa de expansión del universo.

Pirel analizó esta supernova de Tipo Ia, encontrada con un corrimiento al rojo de 2,9, para determinar si su luminosidad característica era diferente de lo esperado. Aunque este es sólo el primer objeto de este tipo, los resultados no indican que la luminosidad del Tipo Ia cambie con el corrimiento al rojo. Se necesitan más datos, pero por ahora, las teorías basadas en supernovas de tipo Ia sobre la tasa de expansión del universo y su destino final permanecen intactas. Pierel 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 ambientes extremos. Los científicos esperan ver supernovas antiguas que provengan de estrellas que contengan muchos menos elementos químicos pesados ​​que estrellas como nuestro Sol. Comparar estas supernovas con las supernovas del universo local ayudará a los astrofísicos a comprender los mecanismos de formación estelar y explosión de supernovas en estos primeros momentos.

«Básicamente, estamos abriendo una nueva ventana al universo transitorio», dijo Matthew Siebert, miembro del STScI, quien dirige el análisis espectroscópico de supernovas de JADES. «Históricamente, siempre que hemos hecho esto, hemos encontrado cosas extremadamente emocionantes, cosas que no esperábamos».

«Debido a que la Web es tan sensible, encuentra supernovas y otros transitorios en casi todos los lugares a los que apunta», dijo Eiichi Egami, miembro del equipo JADES, investigador de la Universidad de Arizona en Tucson. «Este es un primer paso importante hacia estudios más extensos de supernovas con Webb».

El Telescopio Espacial James Webb es el observatorio científico espacial más importante del mundo. Webb resuelve misterios en nuestro sistema solar, mira más allá, hacia mundos distantes alrededor de otras estrellas y explora las misteriosas estructuras y orígenes de nuestro universo y nuestro lugar en él. Webb es un programa internacional liderado por la NASA con sus socios ESA (Agencia Espacial Europea) y CSA (Agencia Espacial Canadiense).



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