El universo siempre ha fascinado a los científicos, y el Telescopio Espacial James Webb de la NASA (JWST) ofrece ahora vistas sin precedentes de las supernovas del universo temprano.
Recientemente, un equipo de investigadores utilizó datos de Webb para identificar diez veces más supernovas de lo que se conocía anteriormente, revelando algunos de los ejemplos más distantes jamás observados.
Estos resultados, presentados en la 244ª reunión de la Sociedad Astronómica Estadounidense en Madison, Wisconsin, revolucionaron nuestra comprensión de la expansión del universo.
La importancia de las supernovas
Las supernovas son poderosas explosiones que marcan el final del ciclo de vida de una estrella. Ocurren cuando las estrellas masivas agotan su combustible nuclear, provocando que colapsen bajo su propia gravedad.
Este colapso provoca una explosión masiva, enviando elementos como carbono, oxígeno y hierro esparcidos al espacio.
Hay dos tipos principales: el primer tipo, que ocurre en sistemas binarios cuando una enana blanca recolecta demasiado material de su estrella compañera, y el segundo tipo, que resulta del colapso de una estrella masiva.
Las supernovas son cruciales por varias razones. Son fuentes importantes de elementos pesados, enriquecen el medio interestelar y contribuyen a la formación de nuevas estrellas y planetas.
Su intenso brillo permite a los astrónomos medir distancias cósmicas, lo que ayuda a estudiar la expansión del universo.
Además, las supernovas pueden desencadenar la formación de nuevas estrellas al comprimir las nubes de gas cercanas. Comprender las supernovas ayuda a desentrañar los secretos de la evolución estelar y la dinámica galáctica.
Webb encuentra una gran cantidad de supernovas
Utilizando datos del Estudio Profundo Extragaláctico Avanzado de JWST (Jade) El equipo analizó las imágenes para encontrar supernovas cuya luz se extendía a longitudes de onda más largas debido al corrimiento al rojo cósmico.
Antes de Webb, sólo se habían encontrado unas pocas supernovas por encima de un corrimiento al rojo de 2, lo que corresponde a una época en la que el universo tenía sólo 3.300 millones de años.
Sin embargo, el programa JADES incluye supernovas de una era anterior, cuando el universo tenía menos de 2 mil millones de años.
«Webb es una máquina de detección de supernovas», dijo Krista DeCourcy, estudiante graduada de Webb. Universidad de Arizona. «La gran cantidad de descubrimientos combinada con las grandes distancias de estas supernovas son los resultados más interesantes de nuestro estudio».
Buscar transitorios
Para descubrir estas antiguas supernovas, el equipo comparó múltiples imágenes tomadas con un intervalo de hasta un año, buscando fuentes que aparecieran o desaparecieran. Estos objetos, conocidos como transitorios, varían en brillo con el tiempo.
La muestra JADES Transient Survey detectó alrededor de 80 supernovas en una pequeña porción de cielo, que se asemeja a un grano de arroz colocado con el brazo extendido.
«Esta es nuestra primera muestra de cómo se ve un universo de alto corrimiento al rojo para la ciencia transitoria», dijo Justin Bierle, miembro Einstein de la NASA en el Instituto Científico del Telescopio Espacial.STScI) en Baltimore, Maryland.
El equipo trabajó arduamente para distinguir las verdaderas supernovas de otras estrellas pasajeras, a menudo utilizando análisis de expertos para garantizar la precisión.
Entre sus descubrimientos se encontraba la supernova más lejana jamás confirmada espectroscópicamente, con un corrimiento al rojo de 3,6. Esta supernova colapsada explotó en el corazón del universo cuando éste tenía sólo 1.800 millones de años.
Detección de supernovas distantes de tipo Ia
Las supernovas de tipo Ia son de particular interés debido a su brillo predecible, lo que las hace esenciales para medir distancias cósmicas y calcular la tasa de expansión del universo.
El equipo identificó una supernova de Tipo Ia con un desplazamiento al rojo de 2,9, cuya luz comenzó a viajar hace 11.500 millones de años, cuando el universo tenía 2.300 millones de años.
Este descubrimiento superó el récord de distancia anterior para una supernova de Tipo Ia confirmada espectroscópicamente.
Los científicos están interesados en analizar estas supernovas distantes de Tipo Ia para determinar si su brillo intrínseco cambia con el corrimiento al rojo.
Los resultados preliminares no indican tal cambio, dejando intactas las teorías actuales sobre la tasa de expansión del universo. Sin embargo, se necesitan más datos para llegar a una conclusión final.
Las supernovas como ventana al universo primitivo
El universo primitivo era muy diferente, con entornos hostiles y estrellas que contenían menos elementos pesados de los que vemos hoy.
La comparación de supernovas antiguas con las del universo local arrojará luz sobre los mecanismos de formación y explosión de estrellas en estos primeros tiempos.
«Estamos abriendo una nueva ventana al universo que pasa», dijo Matthew Seibert, miembro del STScI que dirige la espectroscopía de supernovas JADES. «Históricamente, cada vez que hacemos eso, encontramos cosas muy interesantes, cosas que no esperábamos».
«Debido a que Webb es tan sensible, encuentra supernovas y otros objetos que pasan en casi todos los lugares a los que apunta. Este es un primer paso importante hacia la realización de estudios de supernovas más completos utilizando Webb», añadió Ichi Egami, profesor de investigación de la Universidad de Arizona.
El Telescopio Espacial James Webb no es sólo un poderoso instrumento para observar el universo; Es una puerta de entrada para comprender el pasado, presente y futuro del universo. A medida que se recopilen más datos, podemos esperar más descubrimientos innovadores que harán avanzar nuestro conocimiento del universo.
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