El raro par de supernovas es el más distante de la historia

Simulación de alta resolución de una galaxia que alberga una supernova superluminosa y su entorno caótico en el Universo primitivo. Crédito: Adrian Malec y Marie Martig (Universidad de Swinburne)

Algunas de las primeras estrellas eran masivas y de corta duración, destinadas a terminar sus vidas en grandes explosiones. Los astrónomos han detectado algunas de las primeras y más distantes de estas estrellas en explosión, llamadas supernovas ‘superluminosas’: explosiones estelares de 10 a 100 veces más brillantes que otros tipos de supernovas. El dúo establece un récord para la supernova más distante detectada hasta ahora y ofrece pistas sobre el Universo muy primitivo.

«La luz de estas supernovas contiene información detallada sobre la infancia del Universo, en un momento en que algunas de las primeras estrellas aún se están condensando a partir del hidrógeno y el helio formados por el Big Bang», dijo el Dr. Jeffrey Cooke, astrofísico de Swinburne University of Technology en Australia, cuyo equipo hizo el descubrimiento.

El equipo utilizó una combinación de datos del Telescopio Canadá-Francia-Hawái y el Telescopio Keck 1, ambos ubicados en Hawái.

“El tipo de supernovas que hemos encontrado son extremadamente raros”, dijo Cooke. “De hecho, solo se ha descubierto uno antes de nuestro trabajo. Este tipo particular de supernova resulta de la muerte de una estrella muy masiva (alrededor de 100 a 250 veces la masa de nuestro Sol) y explota de una manera completamente diferente en comparación con otras supernovas. Descubrir y estudiar estos eventos nos brinda ejemplos de observación para comprenderlos mejor y los químicos que expulsan al Universo cuando mueren”.

Las supernovas súper luminosas se descubrieron hace solo unos años y son raras en el Universo cercano. Sus orígenes no se comprenden bien, pero se cree que un pequeño subconjunto de ellos ocurre cuando estrellas extremadamente masivas, de 150 a 250 veces más masivas que nuestro Sol, sufren una explosión nuclear provocada por la conversión de fotones en pares de electrones y positrones. Este proceso es completamente diferente en comparación con todos los demás tipos de supernovas. Se espera que tales eventos hayan ocurrido con mayor frecuencia en el Universo primitivo, cuando las estrellas masivas eran más comunes.

Esto, y el brillo extremo de estos eventos, animó a Cooke y sus colegas a buscar supernovas súper luminosas con corrimientos al rojo, z, mayores que 2, cuando el Universo tenía menos de una cuarta parte de su edad actual.

«Usamos LRIS (Espectrómetro de imágenes de baja resolución) en Keck I para obtener la espectroscopia profunda para confirmar los desplazamientos al rojo del anfitrión y buscar emisiones tardías de las supernovas», dijo Cooke. “Las detecciones iniciales se encontraron en los campos CFHT Legacy Survey Deep. La luz de las supernovas llegó aquí a la Tierra hace 4 a 6 años. Para confirmar sus distancias, necesitamos obtener un espectro de sus galaxias anfitrionas que son muy débiles debido a su distancia extrema. La gran apertura de Keck y la alta sensibilidad de LRIS lo hicieron posible. Además, algunas supernovas tienen características de emisión lo suficientemente brillantes que persisten durante años después de que explotan. La espectroscopia profunda de Keck es capaz de detectar estas líneas como un medio adicional de confirmación y estudio”.

Cooke y sus colaboradores buscaron a través de un gran volumen del Universo en z mayor o igual a 2, y encontraron dos supernovas súper luminosas, con desplazamientos al rojo de 2,05 y 3,90, rompiendo el récord anterior de desplazamiento al rojo de supernova de 2,36, lo que implica una producción tasa de supernovas súper luminosas en estos corrimientos al rojo al menos 10 veces más alto que en el Universo cercano. Aunque los espectros de estos dos objetos hacen que sea poco probable que sus progenitores estuvieran entre la primera generación de estrellas, los resultados actuales sugieren que la detección de esas estrellas puede no estar lejos de nuestro alcance.

La detección de las primeras estrellas nos permite una comprensión mucho mayor de las primeras estrellas del Universo, dijo Cooke.

“Poco después del Big Bang, solo había hidrógeno y helio en el Universo”, dijo. “Todos los demás elementos que vemos a nuestro alrededor hoy en día, como el carbono, el oxígeno, el hierro y el silicio, se fabricaron en los núcleos de las estrellas o durante las explosiones de supernovas. Las primeras estrellas que se formaron después del Big Bang sentaron las bases para el largo proceso de enriquecimiento del Universo que eventualmente produjo el conjunto diverso de galaxias, estrellas y planetas que vemos hoy a nuestro alrededor. Nuestros descubrimientos prueban un tiempo temprano en el Universo que se superpone con el tiempo en que esperamos ver las primeras estrellas”.

Fuentes: Observatorio Keck, Naturaleza

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