La imagen muestra la galaxia Arp 148, capturada por los telescopios Spitzer y Hubble de la NASA. Los datos de Spitzer especialmente procesados aparecen dentro del círculo blanco, revelando luz infrarroja de una supernova oculta por el polvo. Esta es una de las cinco supernovas ocultas documentadas por primera vez en un artículo reciente. Crédito: NASA / JPL-Caltech
Las estrellas en explosión generan emocionantes espectáculos de luces. Los telescopios infrarrojos como el Spitzer pueden ver a través de la neblina y dar una mejor idea de la frecuencia con la que ocurren estas erupciones.
Uno pensaría que las supernovas, la agonía de las estrellas masivas y una de las explosiones más brillantes y poderosas del universo, serían difíciles de pasar por alto. Sin embargo, el número de tales explosiones observadas en las partes más distantes del universo es mucho menor que las expectativas de los astrofísicos.
Nuevo estudio con datos de NASAEl telescopio espacial Spitzer, recientemente retirado, informó del descubrimiento de cinco supernovas que nunca antes se habían visto, sin ser detectadas con luz óptica. Spitzer vio el universo en luz infrarroja, que penetra a través de nubes de polvo que bloquean la luz óptica, el tipo de luz que ven nuestros ojos y que las supernovas sin obstrucciones irradian con mayor intensidad.
Para buscar supernovas ocultas, los investigadores estudiaron las observaciones de Spitzer de 40 galaxias polvorientas. (En el espacio, el polvo se refiere a partículas parecidas a granos con una consistencia similar al humo). Basado en el número que encontraron en estas galaxias, el estudio confirma que las supernovas ocurren con tanta frecuencia como los científicos esperan. Esta predicción se basa en la comprensión actual de los científicos sobre cómo evolucionan las estrellas. Estudios como este son necesarios para mejorar esta comprensión, ya sea fortaleciendo o desafiando ciertos aspectos de la misma.
Descargue este póster gratuito de la NASA, que conmemora el telescopio espacial Spitzer retirado. Crédito: NASA / JPL-Caltech
“Estos resultados con Spitzer muestran que los estudios ópticos en los que hemos confiado durante mucho tiempo para detectar supernovas pierden hasta la mitad de los estallidos estelares que ocurren en el universo”, dijo Ori Fox, científico del Instituto de Ciencias del Telescopio Espacial. en Baltimore. Maryland y autor principal del nuevo estudio, que se publicó en Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. “Es una muy buena noticia que el número de supernovas que vemos con Spitzer sea estadísticamente consistente con las predicciones teóricas”.
La “paradoja de las supernovas”, la discrepancia entre el número de supernovas pronosticadas y el número observado por los telescopios ópticos, no es un problema en el universo cercano. Allí, las galaxias han ralentizado el ritmo de formación de estrellas y generalmente son menos polvorientas. Sin embargo, en las regiones más distantes del universo, las galaxias parecen más jóvenes, producen estrellas a mayor velocidad y tienden a contener mayores cantidades de polvo. Este polvo absorbe y dispersa la luz óptica y ultravioleta, evitando que llegue a los telescopios. Así que los investigadores han razonado durante mucho tiempo que las supernovas faltantes deben existir y ser invisibles.
“Debido a que el universo local se ha calmado un poco desde sus primeros años de formación estelar, vemos el número esperado de supernovas con búsquedas ópticas típicas”, dijo Fox. “Sin embargo, la tasa de detección de supernovas observada disminuye a medida que avanza y se remonta a las edades cósmicas cuando predominaban las galaxias más polvorientas”.
Detectar supernovas a distancias tan grandes puede ser un desafío. Para realizar una búsqueda de supernovas rodeadas de misteriosos mundos galácticos pero a distancias menos extremas, el equipo de Fox seleccionó un grupo local de 40 galaxias obstruidas por el polvo, conocidas como galaxias infrarrojas luminosas y ultraluminosas (LIRG y ULIRG, respectivamente). El polvo en los LIRG y ULIRG absorbe la luz óptica de objetos como las supernovas, pero permite que la radiación infrarroja de estos mismos objetos pase sin obstrucciones hasta que telescopios como Spitzer puedan detectarla.
La corazonada de los investigadores resultó correcta cuando las cinco supernovas nunca antes vistas aparecieron en luz (infrarroja). “Es un testimonio del potencial de descubrimiento de Spitzer que el telescopio fue capaz de captar la sutil señal de supernova de estas galaxias polvorientas”, dijo Fox.
El coautor del estudio Alex Filippenko, profesor de astronomía en Universidad de California, Berkeley. “Ellos ayudaron a responder la pregunta, ‘¿Dónde se han ido todas las supernovas?’ “
Los tipos de supernovas que descubrió Spitzer se conocen como “supernovas de colapso básico”, que incluyen estrellas gigantes con una masa de al menos ocho veces la masa del Sol. A medida que envejecen y sus núcleos se llenan de hierro, las estrellas grandes ya no pueden producir suficiente energía para resistir su propia gravedad, y sus núcleos colapsan repentina y catastróficamente.
Las intensas presiones y temperaturas generadas durante el parto rápido forman nuevos elementos químicos a través de la fusión nuclear. Las estrellas colapsadas eventualmente rebotan en sus núcleos súper densos, explotándose en pedazos diminutos y esparciendo esos elementos por todo el espacio. Las supernovas producen elementos “pesados”, como la mayoría de los metales. Estos elementos son esenciales para la construcción de planetas rocosos, como la Tierra, así como de organismos biológicos. En general, las tasas de supernova son un examen importante de los modelos de formación de estrellas y la formación de elementos pesados en el universo.
“Si tiene una indicación de cuántas estrellas se están formando, puede predecir cuántas explotarán”, dijo Fox. “O, por el contrario, si tiene una indicación de cuántas estrellas están explotando, puede predecir cuántas estrellas se están formando. Comprender esta relación es fundamental para muchas áreas de estudio en astrofísica”.
Los telescopios de próxima generación, incluidos el telescopio espacial Roman Nancy Grace de la NASA y el telescopio espacial James Webb, detectarán luz infrarroja, como Spitzer.
“Nuestro estudio mostró que los modelos de formación de estrellas son más consistentes con las tasas de supernovas de lo que se pensaba”, dijo Fox. “Al revelar estas supernovas ocultas, Spitzer allanó el camino para nuevos tipos de descubrimientos con telescopios espaciales romanos y Webb”.
Referencia: “A Spitzer Un estudio de supernovas oscurecidas por el polvo ”por Uri de Vox, Harish Khandrika, David Rubin, Chadwick Casper, Gary Z Lee, Tamas Szalay, Lee Armos, Alexei V. Filipenko, Michael F. Skrutsky, Lou Strulger y Schuyler de Van Dyck, 21 de junio de 2021 y Avisos mensuales de la Royal Astronomical Society.
DOI: 10.1093 / mnras / stab1740
Más sobre la misión
El Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en el sur de California ha realizado operaciones de misión y ha comandado la misión del Telescopio Espacial Spitzer para la Dirección de Misiones Científicas de la agencia en Washington. Las operaciones científicas se llevaron a cabo en el Centro de Ciencias Spitzer en el Instituto de Tecnología de California en Pasadena. Las operaciones de la nave espacial se basaron en Lockheed Martin Space en Littleton, Colorado. Los datos se archivan en el Infrared Science Archive ubicado en IPAC en el Instituto de Tecnología de California. Caltech corre Laboratorio de propulsión a chorro a la NASA.
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