JWST abre una nueva ventana sobre la ciencia de las supernovas        

Por: Space Telescope Science Institute.

10 de junio de 2024

El JADES Deep Field, permitió identificar alrededor de 80 objetos (encerrados en un círculo verde) que cambiaron de brillo con el tiempo. La mayoría de estos objetos, conocidos como transitorios, son el resultado de la explosión de estrellas o supernovas. Crédito de la imagen: Colaboración NASA, ESA, CSA, STScI, JADES.

Al observar profundamente el cosmos, el telescopio espacial James Webb (JWST) de la NASA está brindando a los científicos su primera visión detallada de las supernovas de una época en la que nuestro Universo tenía solo una pequeña fracción de su edad actual. Un equipo que utiliza datos de JWST ha identificado 10 veces más supernovas en el Universo temprano de lo que se conocía anteriormente. Algunas de las estrellas en explosión recién descubiertas son los ejemplos más distantes de su tipo, incluidas las utilizadas para medir la tasa de expansión del Universo.

Para hacer estos descubrimientos, el equipo analizó los datos de imágenes obtenidos como parte del programa JWST Advanced Deep Extragalactic Survey (JADES). Webb es ideal para encontrar supernovas extremadamente distantes porque su luz se extiende a longitudes de onda más largas, un fenómeno conocido como corrimiento al rojo cosmológico. Antes del lanzamiento del JWST, sólo se habían encontrado un puñado de supernovas por encima de un corrimiento al rojo de 2, que corresponde a cuando el universo tenía sólo 3.300 millones de años, apenas el 25% de su edad actual.

La muestra JADES contiene muchas supernovas que explotaron aún más lejos en el pasado, cuando el Universo tenía menos de 2 mil millones de años. Anteriormente, los investigadores utilizaron el Telescopio Espacial Hubble de la NASA para observar supernovas cuando el Universo estaba en la etapa de "adulto joven". Con JADES, los científicos están viendo supernovas cuando el Universo estaba en su "adolescencia" o "preadolescencia". En el futuro, esperan volver a la fase "infantil" del Universo.

Para descubrir las supernovas, el equipo comparó múltiples imágenes tomadas con hasta un año de diferencia y buscó fuentes que desaparecieron o aparecieron en esas imágenes. Estos objetos cuyo brillo observado varía con el tiempo se denominan transitorios y las supernovas son un tipo de transitorios. En total, el equipo JADES Transient Survey Sample descubrió alrededor de 80 supernovas en una porción de cielo de sólo el grosor de un grano de arroz sostenido con el brazo extendido.

El equipo identificó una serie de supernovas de alto corrimiento al rojo, incluida la más lejana jamás confirmada espectroscópicamente, con un corrimiento al rojo de 3,6. Su estrella progenitora explotó cuando el Universo tenía sólo 1.800 millones de años. Se trata de la llamada supernova de colapso del núcleo, la explosión de una estrella masiva. De particular interés para los astrofísicos son las supernovas de tipo Ia. Estas estrellas en explosión son tan predeciblemente brillantes que se utilizan para medir distancias cósmicas lejanas y ayudar a los científicos a calcular la tasa de expansión del Universo.

El equipo identificó al menos una supernova de Tipo Ia con un corrimiento al rojo de 2,9. La luz de esta explosión comenzó a viajar hasta nosotros hace 11.500 millones de años, cuando el Universo tenía sólo 2.300 millones de años. El récord de distancia anterior para una supernova de Tipo Ia confirmada espectroscópicamente era un corrimiento al rojo de 1,95, cuando el Universo tenía 3.400 millones de años.

Los científicos están ansiosos por analizar las supernovas de Tipo Ia con altos corrimientos al rojo para ver si todas tienen el mismo brillo intrínseco, independientemente de la distancia. Esto es de vital importancia, porque si su brillo varía con el corrimiento al rojo, no serían marcadores confiables para medir la tasa de expansión del Universo.

El Universo primitivo era un lugar muy diferente con ambientes extremos. Los científicos esperan ver supernovas antiguas que provengan de estrellas que contengan muchos menos elementos químicos pesados ​​que estrellas como nuestro Sol. Comparar estas supernovas con las del Universo local ayudará a los astrofísicos a comprender los mecanismos de formación estelar y explosión de supernovas en estos primeros tiempos.

"Básicamente, estamos abriendo una nueva ventana al Universo transitorio", dijo Matthew Siebert, miembro del STScI, quien dirige el análisis espectroscópico de las supernovas JADES. "Históricamente, siempre que hemos hecho eso, hemos encontrado cosas extremadamente emocionantes, cosas que no esperábamos".

Por otro lado, Eiichi Egami, miembro del equipo JADES y profesor de investigación de la Universidad de Arizona en Tucson señala que: "Debido a que Webb es tan sensible, encuentra supernovas y otros transitorios en casi todos los lugares a los que apunta. Este es el primer paso significativo hacia estudios más extensos de supernovas con Webb".

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