noviembre 29, 2022

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Una imagen de Hubble Supernova fue tomada en tres momentos diferentes

Zoom / A la izquierda, la imagen completa del Hubble. A la derecha, diferentes imágenes del objeto con una lente gravitacional.

NASA, ESA, STScI, Wenley Chen, Patrick Kelly

En las últimas décadas, hemos mejorado mucho en la observación de las supernovas a medida que ocurren. Los telescopios en órbita ahora pueden capturar los fotones de alta energía emitidos y conocer su fuente, lo que permite que otros telescopios realicen observaciones rápidas. Algunos telescopios de exploración automatizados han captado imágenes de las mismas partes del cielo noche tras noche, lo que permite que los programas de análisis de imágenes identifiquen nuevas fuentes de luz.

NASA, ESA, STScI, Wenley Chen, Patrick Kelly

Pero a veces, la suerte todavía juega un papel. Tal es el caso de una imagen del Hubble de 2010, donde la imagen también capturó una supernova. Pero debido a la lente gravitatoria, el único evento apareció en tres lugares diferentes dentro del campo de visión del Hubble. Gracias a las peculiaridades de cómo funciona esta lente, las tres ubicaciones se capturaron de manera diferente veces Después de que la estrella explotara, lo que permitió a los investigadores reconstruir el curso del tiempo después de la supernova, aunque se observó hace más de una década.

Lo necesitaré en tres copias.

El nuevo trabajo se basa en buscar en los archivos del Hubble imágenes antiguas que capturan eventos fugaces: algo que está en algunas fotos de un sitio pero no en otras. En este caso, los investigadores buscaban específicamente eventos que fueran modificados por la gravedad. Esto ocurre cuando un objeto frontal masivo distorsiona el espacio de tal manera que crea un efecto de lente, doblando el camino de la luz que se origina detrás de la lente desde la perspectiva de la Tierra.

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Debido a que las lentes gravitacionales no se ajustan tan bien como las que fabricamos, a menudo crean extrañas distorsiones de los objetos de fondo o, en muchos casos, los magnifican en múltiples ubicaciones. Esto parece ser lo que sucedió aquí, ya que hay tres imágenes distintas de un evento transitorio dentro del campo de visión del Hubble. Otras imágenes de esa región indican que el sitio coincide con una galaxia; El análisis de la luz de esa galaxia indica un desplazamiento hacia el rojo que indica que la estamos viendo como era hace más de 11 mil millones de años.

Dado el brillo relativo, la aparición repentina y la ubicación dentro de la galaxia, es probable que este evento sea una supernova. A esta distancia, muchos de los fotones de alta energía producidos en una supernova se desplazaron hacia el rojo a la región visible del espectro, lo que permitió al Hubble captarlos.

Para comprender más sobre la supernova de fondo, el equipo descubrió cómo funciona la lente. Fue creado por un cúmulo de galaxias llamado Abell 370, y asignar la masa de este cúmulo les permitió estimar las propiedades de la lente que lo creó. El modelo de lente resultante indicó que ya había cuatro imágenes de la galaxia, pero ninguna imagen se amplió lo suficiente como para ser visible; Los tres que eran visibles fueron magnificados por factores de cuatro, seis y ocho.

Pero el modelo indicó además que la lente también afectó el momento de la llegada de la luz. Las lentes gravitatorias obligan a la luz a tomar caminos entre la fuente y el observador de longitud variable. Y dado que la luz se mueve a una velocidad constante, estas diferentes longitudes significan que la luz tarda un tiempo diferente en llegar aquí. Bajo las condiciones con las que estamos familiarizados, esta es una diferencia imperceptiblemente pequeña. Pero en escalas cósmicas, hace una gran diferencia.

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Una vez más, utilizando un modelo de lente, los investigadores estimaron los posibles retrasos. En comparación con la imagen anterior, la primera y la segunda imagen se retrasaron 2,4 días y la tercera 7,7 días, con una incertidumbre de aproximadamente 1 día en todas las estimaciones. En otras palabras, una sola imagen del área produjo lo que era esencialmente una línea de tiempo de unos pocos días.

Qué fue eso

Al comparar los datos del Hubble con las diferentes clases de supernovas que hemos fotografiado en el universo moderno, es probable que sean causadas por la explosión de una estrella gigante roja o azul. Las características detalladas del evento se adaptaron mejor a una gigante roja, que tenía unas 500 veces el tamaño del Sol en el momento de su explosión.

La intensidad de la luz en diferentes longitudes de onda proporciona una indicación de la temperatura de la explosión. La primera imagen indica que tenía aproximadamente 100.000 K, lo que indica que lo estábamos viendo solo seis horas después de que explotara. La última imagen de la lente muestra que los desechos ya se han enfriado a 10.000 K durante los ocho días entre las dos imágenes diferentes.

Está claro que hay supernovas más recientes y cercanas que podemos estudiar con más detalle si queremos entender los procesos que conducen a la explosión de una estrella masiva. Si podemos encontrar más supernovas de este tipo en el pasado distante, podremos inferir cosas sobre la cantidad de estrellas que existieron antes en la historia del universo. Pero por ahora, esta es solo la segunda vez que lo encontramos. Los autores del artículo que describen se esfuerzan por sacar algunas conclusiones, pero está claro que esas conclusiones implicarían un alto grado de incertidumbre.

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Entonces, en muchos sentidos, esto no nos ayuda a progresar mucho en la comprensión del universo. Pero como ejemplo de las extrañas consecuencias de las fuerzas que gobiernan el comportamiento del universo, es impresionante.

templar la naturaleza2022. DOI: 10.1038 / s41586-022-05252-5 (Acerca de los DOI).

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