Un equipo internacional liderado por el Dunlap Institute de la Universidad de Toronto ha observado una supernova de tipo Ia desde el mismo momento de su nacimiento. Los resultados del estudio, en el que participa el investigador del Instituto de Ciencias del Espacio del CSIC y miembro del IEEC Lluís Galbany, se han publicado en Nature Astronomy.

 

Utilizando la red de telescopios KMTnet (Korea Microlensing Telescope Network) en Chile, Sudáfrica y Australia, un equipo internacional liderado por investigadores de la Universidad de Toronto ha observado una supernova de tipo Ia desde el mismo momento de su nacimiento. Las observaciones del estudio, en el que participa el investigador Lluís Galbany, del Instituto de Ciencias del Espacio (ICE-CSIC) y miembro del Institut d’Estudis Espacials de Catalunya (IEEC), se publican hoy en la revista científica Nature Astronomy.

Las supernovas son el resultado de explosiones estelares. De estas explosiones de estrellas, las de tipo Ia son explosiones termonucleares de estrellas enanas blancas en sistemas binarios, y conforman la variedad observada más común. Son de vital importancia para comprender el origen de los metales y la expansión acelerada del Universo.

A pesar de su importancia, aún quedan preguntas pendientes sobre sus orígenes, ya que los mecanismos de explosión de las supernovas Ia continúan siendo objeto de debate entre la comunidad científica. En este contexto, los investigadores Yuan Qi Ni, Dae-Sik Moon y Maria R. Drout, del Dunlap Institute de la Universidad de Toronto, han dirigido un programa internacional para obtener la detección más temprana de supernovas y realizar observaciones de seguimiento integrales.

La supernova SN 2018aoz explotó el 29 de marzo de 2018. El equipo científico pudo detectarla a partir de una hora desde la primera luz de su explosión, lo que supone la detección multibanda más temprana de una supernova tipo Ia hasta la fecha. Además, se ha podido obtener información natal crucial de cómo tuvo lugar la explosión.

Las supernovas tipo Ia tardan unos 16-19 días desde que explotan hasta alcanzar el máximo de brillo. “Si tuviéramos instrumentación observando todo el cielo todo el rato descubriríamos SN en sus primeros instantes, pero hasta hace unos 4-5 años esto no era posible”, aclara el investigador del ICE-CSIC y miembro del IEEC Lluís Galbany, que ha participado en el estudio.

Los nuevos proyectos, como ASAS-SN, ZTF o ATLAS, usan telescopios relativamente pequeños para escanear todo el cielo más a menudo y pueden encontrar objetos que no estaban antes con una antelación que antes era imposible. “Antes era un hito descubrir una SN a los 7 o 9 días desde la explosión y ahora ya se pueden descubrir bastantes en el lapso de 1 a 3 días desde la explosión”, añade Galbany. En este caso, es incluso más temprana, ya que la SN fue detectada a partir de una hora desde la primera luz de su explosión.

Observaciones con la red de telescopios KMTNet

La rápida detección de la SN 2018aoz fue posible gracias a la Red de Telescopios de Microlentes de Corea (KMTNet – Korea Microlensing Telescope Network), que consta de tres telescopios en el hemisferio sur: en Chile, Sudáfrica y Australia.

El Instituto de Ciencias del Espacio ha contribuido con las observaciones en el infrarojo realizadas desde el observatorio de Cerro Tololo en Chile (telescopio SMARTS, instrumento ANDICAM). “La SN 2018aoz forma parte de un conjunto de supernovas tipo Ia que estábamos observando el infrarojo para medir distancias a sus galaxias y así poder determinar el ritmo de expansión del Universo local”, explica el investigador Lluís Galbany. “Esta SN era la más cercana de las que estábamos siguiendo, que resultó ser la más brillante del 2018, así que pensábamos obtener observaciones más a menudo. En el momento que nuestros colaboradores canadienses nos notificaron el descubrimiento tan temprano, decidimos realizar un seguimiento más detallado de este objeto”, detalla.

Un rápido enrojecimiento de la luz en las primeras horas

La SN 2018aoz supone la detección más temprana de una supernova hasta la fecha. Esta detección temprana es más bien débil, dado que desde que la supernova explota hasta que alcanza su máximo de luz pasan entre dos y tres semanas (son unos 16-19 días), durante las cuales el brillo no hace más que aumentar. Los datos obtenidos revelan una concentración de metales de la familia del hierro en el 1% más externo del material expulsado por la supernova. Esto pone de manifiesto un rápido enrojecimiento de la luz de la supernova, es decir, una absorción temporal de su luz más azul, durante las doce primeras horas de su infancia.

Este descubrimiento indica que las explosiones normales de supernovas tipo Ia podrían ser iniciadas por la quema de material en la superficie o bien que sufren un proceso de mezcla extremo que hace que los elementos más pesados del interior florezcan a la superficie. Estas observaciones son un hito importante en la comprensión de cómo explotan las supernovas de tipo Ia. Además, estos datos tan tempranos permiten distinguir entre diferentes modelos de explosión de supernovas Ia. Los resultados parecen indicar que el que modelo que explica mejor las observaciones es uno de “doble detonación”, según el cual la detonación de la capa de una enana blanca provocaría una onda de choque con energía suficiente para provocar otra detonación en el centro de la estrella.

Artículo de referencia:

‘Infant-phase reddening by surface Fe-peak elements in a normal type Ia supernova’, de Yuan Qi Ni, Dae-Sik Moon y Maria R. Drout et al., Nature Astronomy, DOI 10.1038/s41550-022-01603-4. https://www.nature.com/articles/s41550-022-01603-4

 

Instituto de Análisis Económico (IAE)

Imagen de la supernova Kepler, de tipo Ia. Crédito: NASA/CXC/Univ of Texas at Arlington/M. Millard et al.