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Astrónomos miden el tamaño de una estrella de más de 11 mil millones de años

Las imágenes detalladas del telescopio ayudan a los científicos a aprender más sobre el Universo dos mil millones de años después del Big Bang

La interpretación de un artista de una estrella supergigante roja en transición a una supernova Tipo II, que emite una erupción violenta de radiación y gas en su último aliento antes de colapsar y explotar.  Crédito: Observatorio WM Keck/Adam Makarenko

Un equipo de investigación internacional ha medido el tamaño de una estrella que data de 2 mil millones de años después del Big Bang, o hace más de 11 mil millones de años. Las imágenes detalladas muestran el enfriamiento de la estrella en explosión y podrían ayudar a los científicos a aprender más sobre las estrellas y galaxias que existieron en el Universo primitivo.

Dirigido por investigadores de la Universidad de Minnesota Twin Cities, el estudio se publicó recientemente en Nature, la revista científica multidisciplinaria revisada por pares líder en el mundo.

“Esta es la primera mirada detallada a una supernova en una época mucho más temprana de la evolución del Universo”, dijo Patrick Kelly, autor principal del artículo y profesor asociado en la Facultad de Física y Astronomía de la Universidad de Minnesota. “Es muy emocionante porque podemos aprender en detalle sobre una estrella individual cuando el Universo tenía menos de una quinta parte de su edad actual, y comenzar a comprender si las estrellas que existieron hace muchos miles de millones de años son diferentes de las cercanas”.

La supergigante roja en cuestión era unas 500 veces más grande que el Sol y se encuentra en el corrimiento al rojo tres, que está unas 60 veces más lejos que cualquier otra supernova observada en este detalle.


Un equipo de investigación internacional dirigido por la Universidad de Minnesota Twin Cities ha medido el tamaño de una estrella que data de hace más de 11 mil millones de años utilizando imágenes que muestran la evolución de la estrella explotando y enfriándose.  La imagen de arriba muestra la luz de la supernova detrás del cúmulo de galaxias Abell 370. Crédito: Wenlei Chen, NASA

Usando datos del Telescopio Espacial Hubble con espectroscopia de seguimiento utilizando el acceso de la Universidad de Minnesota al Gran Telescopio Binocular, los investigadores pudieron identificar múltiples imágenes detalladas de la supergigante roja debido a un fenómeno llamado lente gravitacional, donde la masa, como que en una galaxia, dobla la luz. Esto magnifica la luz emitida por la estrella.

“La lente gravitacional actúa como una lupa natural y multiplica el poder del Hubble por un factor de ocho”, dijo Kelly. “Aquí, vemos tres imágenes. Aunque se pueden ver al mismo tiempo, muestran la supernova tal como era en diferentes edades separadas por varios días. Vemos a la supernova enfriándose rápidamente, lo que nos permite reconstruir básicamente lo que sucedió y estudiar cómo se enfrió la supernova en sus primeros días con solo un conjunto de imágenes. Nos permite ver una repetición de una supernova”.

Los investigadores combinaron este descubrimiento con otro de los descubrimientos de supernova de Kelly de 2014 para estimar cuántas estrellas explotaban cuando el Universo tenía una pequeña fracción de su edad actual. Descubrieron que probablemente había muchas más supernovas de lo que se pensaba anteriormente.


Los paneles AD (en el sentido de las agujas del reloj desde la parte superior izquierda) muestran varias etapas diferentes de la supernova: la ubicación de la galaxia anfitriona después de que la supernova se desvaneciera, las tres imágenes de la galaxia anfitriona y la supernova en diferentes fases de su evolución, las tres caras diferentes de la supernova en evolución y los diferentes colores de la supernova que se enfría.  Crédito: Wenlei Chen, NASA

“Las supernovas de colapso del núcleo marcan la muerte de estrellas masivas de corta vida. La cantidad de supernovas de colapso del núcleo que detectamos se puede usar para comprender cuántas estrellas masivas se formaron en las galaxias cuando el Universo era mucho más joven”, dijo Wenlei Chen, primer autor del artículo e investigador postdoctoral en la Facultad de Ciencias de la Universidad de Minnesota. Física y Astronomía.

Referencia:

“Enfriamiento de choque de una supernova supergigante roja en corrimiento al rojo 3 en imágenes con lentes” por Wenlei Chen, Patrick L. Kelly, Masamune Oguri, Thomas J. Broadhurst, Jose M. Diego, Najmeh Emami, Alexei V. Filippenko, Tommaso L Treu y Adi Zitrin, 9 de noviembre de 2022, Nature . DOI: 10.1038/s41586-022-05252-5

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