Las lentes gravitacionales permiten observar la aparición de una supernova varias veces

Investigación UPV/EHU

Una supernova es una explosión estelar que se produce al final de la vida de algunas estrellas muy masivas. En este violento epílogo, una onda de choque expulsa el material de las capas exteriores de la estrella, lo que permite observar los diferentes elementos de los que estaba compuesta.

supernova

Un equipo internacional, en el que ha participado Tom Broadhurst, Investigador Ikerbasque de la Universidad del País Vasco (UPV/EHU) y asociado del Donostia International Physics Center (DIPC), ha obtenido tres imágenes, cada una en una frecuencia diferente, de una misma supernova en el universo distante, gracias al poder magnificador de una galaxia ubicada en primer plano.

El equipo de investigación desarrolló un modelo del campo gravitacional de la galaxia que sirvió de lente y así se pudo determinar que la luz de estas tres imágenes recorrió tres caminos diferentes, que difieren en distancia por unos pocos días (la distancia se mide en tiempo porque la velocidad de la luz es constante). Esto explica las tres frecuencias obtenidas en las imágenes, ya que a medida que el gas de la supernova se expande y se enfría existe una variación en la frecuencia emitida. A mayor temperatura, la luz emitida es más violeta (incluso ultravioleta), y a medida que la temperatura va disminuyendo, la luz emitida va tendiendo al rojo. Así, la imagen azul corresponde a una fotografía de la supernova unas pocas horas después de la explosión estelar, mientras que las imágenes verde y roja corresponden a 2 y 8 días tras la explosión respectivamente.

Esta información permitió determinar el radio de la estrella original, una supergigante roja con un radio equiparable a 500 veces el del Sol, y que explotó hace 11.500 millones de años, mucho antes de que existiera la Tierra, en la época en la que se considera que se formó nuestra Galaxia. Las imágenes de esta supernova, captadas con el Telescopio Espacial Hubble, están muy magnificadas por el campo gravitacional de una galaxia más cercana que actúa como lente, lo que nos permite ver mucho más lejos en distancia, y en el tiempo, que todas las supernovas locales en galaxias cercanas.

El estudio de las explosiones de estas estrellas supergigantes rojas encaja con la idea actual de cómo los núcleos de los elementos más pesados se habrían creado dentro de las estrellas y liberados al espacio durante las explosiones de supernovas. De esta manera los elementos forjados en el interior de las estrellas tras estas explosiones de supernova se convierten en la siguiente generación de gas y polvo a partir de los cuales se crean los sistemas solares y la vida tal y como la conocemos. Sin las supernovas el gas en las galaxias actuales solo incluiría hidrógeno, helio y algo de litio que se formaron en el Big Bang y no soportaría la vida compleja que requiere de otros elementos químicos más pesados.

Es importante destacar que esta supernova observada a través de una lente gravitacional demuestra que un evento ocurrido en el universo lejano se puede presenciar varias veces, por lo que, en principio, cuando se detecte una nueva supernova podríamos enfocar nuestros instrumentos con anticipación para ver en detalle la aparición de esa misma supernova.

Para saber más:

Vida y muerte de una estrella

Referencia:

W. Chen, P. L. Kelly, M. Oguri, T. J. Broadhurst, J. M. Diego, N. Emami, A. V. Filippenko, T. L. Treu, A. Zitrin (2022) Shock cooling of a red super-giant supernova at redshift 3, in lensed images Nature doi: 10.1038/s41586-022-05252-5

Edición realizada por César Tomé López a partir de materiales suministrados por UPV/EHU Komunikazioa

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