Préstamo: Avisos mensuales de la Royal Astronomical Society (2023). DOI: 10.1093/mnras/ciudad1681
Las supernovas, las muertes explosivas de las estrellas, son algunos de los estallidos de energía y luz más grandes del universo. Cuando explotan, una supernova puede brillar más que una galaxia entera.
Esta es razón suficiente para llamar a NGC 6946, a 22 millones de años luz de la Tierra, la Galaxia de los Fuegos Artificiales. En el último siglo, se han observado casi una docena de supernovas parpadeando en los brazos de esta galaxia.
Esto incluye Supernova 2004et y Supernova 2017eaw, que los científicos están estudiando ahora con el MIRI (Mid-Infrared Instrument) del telescopio espacial James Webb. Sus hallazgos fueron sorprendentes: MIRI detectó grandes cantidades de polvo en las expulsiones de cada uno de estos objetos. La masa encontrada por los científicos respalda la teoría de que las supernovas jugaron un papel clave en la entrega de polvo al universo primitivo.
Los científicos que utilizan el Telescopio Espacial James Webb de la NASA han hecho un progreso significativo en la confirmación de la fuente de polvo en las primeras galaxias. Las observaciones de dos supernovas de Tipo II, Supernova 2004et (SN 2004et) y Supernova 2017eaw (SN 2017eaw), revelaron grandes cantidades de polvo en las eyecciones de cada uno de estos objetos. La masa encontrada por los científicos respalda la teoría de que las supernovas jugaron un papel clave en la entrega de polvo al universo primitivo.
El polvo es el componente básico de muchas cosas en nuestro universo, en particular de los planetas. A medida que el polvo de las estrellas moribundas se esparce por el espacio, lleva consigo los elementos necesarios para la formación de una nueva generación de estrellas y sus planetas. El origen de este polvo ha desconcertado a los astrónomos durante décadas. Una fuente importante de polvo cósmico pueden ser las supernovas: después de que explota una estrella moribunda, el gas restante se expande y se enfría para formar polvo.
“Hasta ahora ha habido poca evidencia directa de este fenómeno, y nuestras capacidades nos han permitido estudiar la población de polvo en solo una supernova relativamente cercana: la supernova 1987A, que se encuentra a 170.000 años luz de la Tierra”, dijo la autora principal Melissa Shahbandeh de Johns Universidad Hopkins y el Instituto de Ciencias del Telescopio Espacial en Baltimore, Maryland. “Cuando el gas se enfría lo suficiente como para formar polvo, ese polvo solo es detectable en el infrarrojo medio, siempre que tenga suficiente sensibilidad”.
Para supernovas más distantes que SN 1987A, como SN 2004et y SN 2017eaw, ambas en NGC 6946, que está a unos 22 millones de años luz de distancia, esta combinación de cobertura de longitud de onda y excelente sensibilidad solo se puede lograr con MIRI (instrumento de infrarrojo medio) Webb.
Las observaciones de Webb son el primer avance en el estudio de la producción de polvo de supernova desde la detección de polvo recién formado en SN 1987A por el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) hace casi una década.
Otro resultado particularmente intrigante de su investigación no es solo la detección de polvo, sino también la cantidad de polvo detectada en esta etapa temprana de la vida de la supernova. En SN 2004et, los científicos descubrieron más de 5000 masas de polvo terrestre.
“Cuando miras los cálculos de la cantidad de polvo que vemos específicamente en SN 2004et, rivaliza con las medidas en SN 1987A, y eso está a solo una fracción de siglo de distancia”, agregó el gerente de programa Ori Fox del Instituto de Ciencias del Telescopio Espacial. “Esta es la mayor masa de polvo detectada en supernovas desde SN 1987A”.
Las observaciones mostraron a los astrónomos que las galaxias jóvenes y distantes están llenas de polvo, pero estas galaxias no son lo suficientemente viejas como para que estrellas de masa intermedia como el Sol aporten polvo a medida que envejecen. Las estrellas más masivas y de vida corta pueden haber muerto lo suficientemente rápido y en número suficiente para producir tanto polvo.
Si bien los astrónomos confirmaron que las supernovas producen polvo, la pregunta seguía siendo cuánto de ese polvo podría sobrevivir a los impactos internos que resonaron después de la explosión. La observación de tanto polvo en esta etapa de la vida de SN 2004et y SN 2017eaw sugiere que el polvo puede sobrevivir a la onda expansiva, evidencia de que, después de todo, las supernovas son realmente importantes fábricas de polvo.
Los investigadores también señalan que las estimaciones de masa actuales pueden ser la punta del iceberg. Si bien Webb ha permitido a los científicos medir el polvo que es más frío que nunca, puede haber polvo más frío no detectado que se irradia aún más en el espectro electromagnético que permanece oscurecido por las capas más externas de polvo.
Los investigadores enfatizaron que los nuevos hallazgos también solo insinúan las capacidades de investigación de supernovas recién descubiertas y la producción de polvo de supernova con Webb, y lo que esto podría decirnos sobre las estrellas de las que se originan.
“Hay un interés creciente en comprender lo que este polvo también significa para el núcleo de una estrella que explotó”, dijo Fox. “Habiendo observado estos hallazgos específicos, creo que nuestros colegas investigadores pensarán en formas innovadoras de trabajar con estas polvorientas supernovas en el futuro”.
SN 2004et y SN2017eaw son los primeros de cinco objetivos incluidos en este programa. Las observaciones se completaron como parte del programa Webb General Observer 2666. El artículo fue publicado en la revista Avisos mensuales de la Royal Astronomical Society.