Nuevo instrumento encuentra su primera supernova

La fábrica de supernovas cercana, una colaboración internacional de astrónomos y astrofísicos, ha anunciado que SNIFS, el espectrógrafo de campo integral de supernovas, logró la «primera luz» durante las primeras horas de la mañana del martes 8 de junio, cuando el nuevo instrumento adquirió su primer objetivo astronómico, una supernova de Tipo Ia designada SN 2004ca. Las supernovas de tipo Ia son del tipo que utilizan los astrónomos para medir la expansión del universo.

El análisis de los datos iniciales, más una observación por separado de la supernova SN 2004cr recién descubierta el domingo 20 de junio, confirman que SNIFS ? mientras aún está en su fase de puesta en marcha? está cumpliendo sus objetivos de diseño como una nueva herramienta notable para observar supernovas.

SNIFS, que se montó recientemente en el telescopio de 2,2 metros de la Universidad de Hawái en la cima de Mauna Kea en la isla de Hawái, es un instrumento innovador diseñado para rastrear las idiosincrasias y distancias precisas de las supernovas de tipo Ia al obtener simultáneamente más de 200 espectros de cada objetivo. , su galaxia de origen y el cielo nocturno cercano.

SNIFS es un elemento crucial en la fábrica internacional de supernovas cercanas (SNfactory), iniciada en el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley del Departamento de Energía. El objetivo de SNfactory es encontrar y estudiar más de 300 supernovas de tipo Ia cercanas para reducir las incertidumbres sobre estas «velas estándar» astronómicas más importantes, cuya medición llevó al descubrimiento de que la tasa de expansión del universo está aumentando.

“Un mejor conocimiento de estos objetos extraordinariamente brillantes y notablemente uniformes los convertirá en mejores herramientas para medir el cosmos”, dice el astrónomo Greg Aldering de la División de Física de Berkeley Lab, quien dirige la colaboración SNfactory. «Las supernovas de tipo Ia son la clave para comprender la misteriosa energía oscura que está causando que el universo se expanda cada vez más rápido».

El cuerpo del instrumento SNIFS fue construido por colaboradores franceses de SNfactory, miembros del Laboratoire de Physique Nucl?aire et de Haute Energies (LPNHE) en París, el Centre de Recherche Astronomique de Lyon (CRAL) y el Institut de Physique Nucl ?aire de Lyon (INPL), apoyado por el Institut National de Physique Nucl?aire et de Physique des Particles (CNRS/IN2P3) y el Institut National des Sciences de l’Univers (CNRS/INSU). Berkeley Lab, con la ayuda de la Universidad de Yale, desarrolló las cámaras utilizadas para detectar la luz de SNIFS, mientras que la Universidad de Chicago desarrolló instrumentos para monitorear el desempeño de SNIFS.

El instrumento SNIFS produce un espectro en cada posición dentro de una región de seis por seis segundos de arco alrededor de la supernova objetivo, incluida su galaxia de origen y el cielo circundante, mediante el uso de una «unidad de campo integral» que consiste en una matriz de lentes individuales. La luz se extrae del campo de visión del telescopio mediante un pequeño prisma y se dirige a cámaras CCD astronómicas de ocho megapíxeles, sensibles al azul o al rojo. Juntas, estas cámaras recogen toda la luz óptica de cada supernova.

Una cámara de fotometría separada, que funciona en paralelo con el espectrógrafo en condiciones de observación idénticas, permite corregir los espectros para variables como una capa de nubes delgadas. Una cámara guía mantiene el espectrógrafo alineado con precisión en el objetivo midiendo la posición de una estrella guía dentro del campo de visión más amplio del telescopio una vez por segundo, ajustando el objetivo si es necesario.

Volado a Hilo en marzo y ensamblado en condiciones de funcionamiento al nivel del mar, el SNIFS se desarmó, se llevó a la cumbre de 4245 metros (casi 14 000 pies) de Mauna Kea y se volvió a ensamblar en el telescopio de 2,2 metros de la Universidad de Hawái el 6 de abril. .

“A nivel del mar nos aseguramos de que todo estuviera en orden y también ensayamos el montaje”, dice Aldering. “Cuando llegas a 14,000 pies, las cosas se complican. Todo el mundo lleva una ‘lista tonta’ para no empezar a hacer algo y luego olvidar lo que era».

Dos meses de ingeniería para alinear y calibrar el instrumento en el telescopio precedieron a la observación de SNIFS de su primera nueva supernova Tipo Ia, SN 2004ca, el 8 de junio, en la constelación Cygnus, el cisne. A esto le siguió la observación de SN 2004cr en la constelación de Cefeo, el rey, el 20 de junio. En breve comenzarán las observaciones de rutina de las supernovas descubiertas por SNfactory.

“Ahora que SNIFS está en funcionamiento regular”, dice Aldering, “nuestra vida diaria ha cambiado drásticamente”. Después de años de planificación y reuniones a distancia, incluidas videoconferencias mensuales, “el nivel de actividad ha escalado? todos los días tenemos que reaccionar instantáneamente a medida que llegan nuestros nuevos datos de supernova”.

Una agenda completa por delante
La estrategia de SNfactory tiene dos «tuberías», la primera es una búsqueda de supernovas mediante estudios automatizados del cielo de campo amplio. Los datos son proporcionados por la cámara QUEST-II de 160 megapíxeles, construida por la Universidad de Yale y la Universidad de Indiana y operada en el Observatorio Palomar por el grupo QUEST-II, así como por el equipo de Seguimiento de Asteroides Cercanos a la Tierra del Laboratorio de Propulsión a Chorro y el Instituto de California de Tecnología. Los datos son transmitidos por la Red de Investigación y Educación de Alto Rendimiento al Centro Nacional de Computación Científica de Investigación de Energía (NERSC) en Berkeley Lab para la identificación de posibles candidatos a supernova.

El candidato ideal es una supernova Tipo Ia recientemente explotada que está lo suficientemente cerca para una medición precisa de su espectro y curva de luz (su brillo ascendente y descendente) pero lo suficientemente lejos como para estar «en el suave flujo del Hubble». lo que significa que su desplazamiento al rojo se debe principalmente a la expansión del universo solo, sin verse afectado por el movimiento de su galaxia de origen a través del espacio.

La fase de búsqueda de SNfactory ha estado funcionando durante más de un año, aunque no a plena capacidad. “La búsqueda ahora irá a toda máquina”, dice Aldering. “¿Obtendremos algunos candidatos cada noche del año? más que toda la tasa mundial actual de descubrimiento”.

SNIFS está montado en el telescopio de 2,2 metros de la Universidad de Hawái en la cima de Mauna Kea en la isla de Hawái.

La segunda canalización de SNfactory pasa los candidatos de búsqueda a SNIFS, donde se determina el tipo y el corrimiento al rojo de cada supernova y se seleccionan y programan las más prometedoras para un estudio más detallado. SNfactory utiliza el telescopio de la Universidad de Hawái tres veces por semana durante media noche. la mitad a partir de la medianoche, como cortesía a los observadores locales? con SNIFS disponible para otros proyectos en otros momentos.

Con el tiempo, SNIFS funcionará de forma totalmente automática. El control remoto del telescopio y el espectrógrafo se realizó por primera vez desde Hilo, Hawái y ahora se realiza desde Berkeley Lab y Francia.

SNIFS puede determinar las características físicas específicas de un tipo Ia determinado, por ejemplo, si es o no inusualmente energético o cuánto puede haber sido atenuada su luz por el polvo en su galaxia de origen. Tal detalle espectrográfico y fotométrico sin precedentes hace posible aprovechar una característica única de las supernovas de Tipo Ia: que «pueden calibrarse individualmente, no simplemente estadísticamente», dice Aldering. “Podremos medir la luminosidad con confianza. Conociendo la luminosidad, podemos decirte la distancia con precisión”.

Al recolectar un gran número de supernovas de tipo Ia en el flujo del Hubble, los científicos de SNfactory podrán precisar el extremo de desplazamiento al rojo bajo del diagrama de desplazamiento al rojo de luminosidad en el que se basan las medidas de la tasa de expansión del universo. Esto, además de una comprensión detallada de los factores físicos que causan pequeñas variaciones en los espectros de Tipo Ia y las curvas de luz, mejorará la precisión de las mediciones de alto corrimiento al rojo, cruciales para elegir entre los muchos modelos teóricos de energía oscura que compiten entre sí.

Los miembros del equipo de Near Supernova Factory incluyen a Greg Aldering, Peter Nugent, Saul Perlmutter, Lifan Wang, Brian C. Lee, Rollin Thomas, Richard Scalzo, Michael Wood-Vasey, Stewart Loken y James Siegrist de Berkeley Lab; Jean-Pierre Lemonnier, Arlette Pecontal, Emmanuel Pecontal, Christophe Bonnaud, Lionel Capoani, Dominique Dubet, Francois Heunault y Blandine Lantz de CRAL; Gerard Smadja, Emmanuel Gangler, Yannick Copin, Sebastien Bongard y Alain Castera del INPL; Reynald Pain, Pierre Antilogus, Pierre Astier, Etienne Barrelet, Gabriele Garavini, Sebastien Gilles, Luz-Angela Guevara, Didier Imbault, Claire Juramy y Daniel Vincent de LPNHE; y Rick Kessler y Ben Dilday de la Universidad de Chicago. Recientemente, el grupo de astrofísica de la Universidad de Yale, bajo la dirección de Charles Baltay, se ha unido a la Near Supernova Factory.

El Berkeley Lab es un laboratorio nacional del Departamento de Energía de EE. UU. ubicado en Berkeley, California. Realiza investigaciones científicas no clasificadas y es administrado por la Universidad de California. Visite nuestro sitio web en http://www.lbl.gov.

Fuente original: Comunicado de prensa del laboratorio de Berkeley