¿Dónde están las Supernovas?

(Tiempo estimado de lectura: 12-13 minutos)

Científicos/as observaron la luz infrarroja de galaxias polvorientas cercanas y encontraron remanentes de supernovas nunca antes vistos.

Imagen de Arp 148, un sistema de galaxias en colisión ubicado a unos 500 millones de años luz de distancia de nuestro mundo. Esta es una composición de imágenes, una en luz visible (Hubble) y otra en infrarrojos (Spitzer). En el círculo blanco se indica el remanente (rastro) de una explosión de supernova proveniente de una estrella masiva, en infrarrojos, nunca antes vista. Ver originales aquí. Crédito: NASA/JPL-Caltech.

Las Supernovas son unos de los eventos más energéticos y deslumbrantes que existen y pueden ser detectadas en lugares remotos y antiguos del universo1. Un tipo particular de supernova ocurre al final de la vida de estrellas más masivas que aproximadamente 8 veces la masa del Sol, cuando ellas no pueden generar la energía suficiente para contrarrestar su propio peso, lo que las hace colapsar y luego explotar de manera repentina y violenta. Este tipo de supernova es conocido como “Core-Collapse Supernova” o Supernova de Tipo II2.

Las supernovas nos ayudan a comprender aspectos importantes de nuestro universo, como por ejemplo la evolución química3 o, más contraintuituvo, la formación estelar4. Siendo este último punto de particular interés en esta ocasión. Según Ori Fox, científico del Space Telescope Science Institute en Baltimore, Maryland:

Si tienes un control sobre cuántas estrellas se están formando, entonces puedes predecir cuántas estrellas explotarán. O, viceversa, si sabes cuántas estrellas están explotando, puedes predecir cuántas estrellas se están formando. Comprender esa relación es fundamental para muchas áreas de estudio en astrofísica.

Ori Fox, para comunicado de prensa en la web de Spitzer Space Telescope.

Pero resulta que dicha relación entre la cantidad de estrellas que explotan y la cantidad de estrellas que nacen no lográ calzar bien con las observaciones que se tienen del Universo: hay menos explosiones de las que se esperan. Esto se conoce como la “Supernova discrepancy“.

Si las supernovas son unos de los eventos más energéticos y deslumbrantes del universo, entonces: ¿Cómo puede ser que nos estemos perdiendo de un buen número de estas explosiones? Discutamos algunas opciones para responder esta pregunta.

Una de ellas es tener en cuenta que el gran resplandor de las supernovas son eventos transitorios, es decir, que duran poco tiempo, astronómicamente hablando. En efecto, el gran resplandor de una supernova suele durar, típicamente, un periodo de tiempo de aproximadamente algunos meses. Sin embargo, aún así seríamos capaces de observar las consecuencias que estas explosiones generan en su entorno, sus remanentes.

Pero resulta que, incluso, aún con la observación de estos remanentes “nos quedamos cortos” para poder explicar la relación que menciona Ori Fox. Lo que, de alguna forma, tiende a invalidar nuestra primera explicación.

Otra opción es aceptar que nuestras prediciones y modelos teóricos, establecidos hace décadas, son incorrectos y que no hemos estado comprendiendo bien el universo que nos rodea. Lo que sugeriría: (1) volver a analizar las bases de dichos modelos y encontrar en qué parte estamos equivocados o (2) volver a empezar “desde cero”. Aunque podría ocurrir, probablemente esa opción no le gustaría a una parte de la comunidad científicaa.

Otra posible opción es preguntarse:

¿Hemos estado buscando bien?

¿Qué tal si esas explosiones están ocurriendo pero simplemente nos las vemos?

Recientemente fueron publicados en las Monthly Notices of the Royal Astronomical Society los resultados un estudio en un artículo titulado como “A Spitzer survey for dust-obscured supernovae” por parte de un grupo de científicos/as, liderado por Ori Fox, en donde se indica, en efecto, que nos estamos perdiendo un número importante de estos eventos.

Utilizando la visión infrarroja de la InfraRed Array Camera (IRAC) del Spitzer Space Telescope para observar galaxias polvorientas cercanas, el grupo de científicos encontró evidencias de nuevos remanentes de estas explosiones, que no se habían observado antes. Más precisamente, en cuarenta galaxias de esas características conocidas como Luminous y Ultra-Luminous Infrared Galaxies (LIRGs y ULIRGs), el equipo logró encontrar cinco evidencias claras de eventos de supernova que no se habían observado antes en el rango óptico (o visual) , como lo podría haber hecho el Hubble Space Telescope. Pero,

¿Por qué ocurre esto?

Las LIRGs y ULIRGs son galaxias relativamente cercanas que, como su nombre indica, son muy luminosas en el rango de la luz infrarroja. Esta particular característica se debe a que dichas galaxias presentan una gran cantidad de polvo, el cual brilla en infrarrojos debido a su temperaturab.

Sin embargo, a causa de ese mismo polvo, gran parte de la luz visible que deberíamos recibir de un objeto no logra llegar a nuestros instrumentos, como las luces de un automóvil en una gran tormenta de arena. Según el grupo de investigación, incluso la intensa luz visible de las supernovas puede ser opacada por el contenido de polvo de estas galaxias.

Los resultados de este estudio, de momento, resuelven el problema del número de eventos de supernova que faltan en el universo cercanoc y el equipo sugiere que sus resultados puedan ser de gran utilidad para el estudio de galaxias mucho más distantes, y por tanto más jóvenes, las que tienen características similares a las LIRGs y/o ULIRGs en cuanto al contenido de polvo que presentan6.

Debe tenerse en consideración que el Spitzer Space Telescope es un telescopio que “ya está fuera de servicio” y que los datos obtenidos por el grupo de científicos/as no son los mejores. Sin embargo, futuras observaciones más precisas podrían llegar de parte del James Webb Space Telescope, también dedicado a los infrarrojos, o el Nancy Grace Roman Space Telescope.

¡MUCHAS GRACIAS POR TU ATENCIÓN!


a Sin embargo, esto también puede motivar a la búsqueda de un nuevo y mejor entendiemiento del mundo que nos rodea.

b Más o menos similar a lo que ocurre cuando intentamos ver a una persona en la noche. Sin luz visible es casi imposible observarla. Sin embargo, con ayuda de una gafas térmicas o infrarrojas podrás observar la radiación térmica que emite esa persona, permitiéndonos detectarla.

c Recientemente, un estudio parecido logró encontrar evidencias de supernovas que faltan en nuestra galaxias5. Puedes conocer más de dicho estudio aquí.

Referencias

Basado en comunicado de prensa: “Stars Are Exploding in Dusty Galaxies. We Just Can’t Always See Them

[1] Cooke, J., Sullivan, M., Gal-Yam, A. et al. Superluminous supernovae at redshifts of 2.05 and 3.90. Nature 491, 228–231 (2012). https://doi.org/10.1038/nature11521

[2] Eric Chaisson, Steve McMillan. Astronomy Today. 6th ed. USA: Addison Wesley; 2008. p. 636

[3] F. Matteucci, N. Panagia, A. Pipino, F. Mannucci, S. Recchi, M. Della Valle, A new formulation of the Type Ia supernova rate and its consequences on galactic chemical evolution, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, Volume 372, Issue 1, October 2006, Pages 265–275, https://doi.org/10.1111/j.1365-2966.2006.10848.x

[4] F. Mannucci, M. Della Valle, N. Panagia, How many supernovae are we missing at high redshift?, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, Volume 377, Issue 3, May 2007, Pages 1229–1235, https://doi.org/10.1111/j.1365-2966.2007.11676.x

[5] A global view on star formation: The GLOSTAR Galactic plane survey – II. Supernova remnants in the first quadrant of the Milky Way. R. Dokara, A. Brunthaler, K. M. Menten, S. A. Dzib, W. Reich, W. D. Cotton, L. D. Anderson, C.-H. R. Chen, Y. Gong, S.-N. X. Medina, G. N. Ortiz-León, M. Rugel, J. S. Urquhart, F. Wyrowski, A. Y. Yang, H. Beuther, S. J. Billington, T. Csengeri, C. Carrasco-González and N. Roy. A&A, 651 (2021) A86. DOI: https://doi.org/10.1051/0004-6361/202039873

[6] Ori D Fox, Harish Khandrika, David Rubin, Chadwick Casper, Gary Z Li, Tamás Szalai, Lee Armus, Alexei V Filippenko, Michael F Skrutskie, Lou Strolger, Schuyler D Van Dyk, A Spitzer survey for dust-obscured supernovae, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, Volume 506, Issue 3, September 2021, Pages 4199-4209, https://doi.org/10.1093/mnras/stab1740

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