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Un nuevo descubrimiento del James Webb sobre el universo primitivo

Nuevas observaciones del Telescopio James Webb confirmaron que estrellas supernovas fueron fuente de polvo en las galaxias primitivas, ¿qué significa esto?

06 de julio de 2023 - 08:38 p. m.
 Una fuente importante de polvo cósmico podrían ser las supernovas: después de que explota la estrella moribunda, el gas sobrante se expande y se enfría para crear polvo.
Una fuente importante de polvo cósmico podrían ser las supernovas: después de que explota la estrella moribunda, el gas sobrante se expande y se enfría para crear polvo.
Foto: James Webb. Créditos: NASA, ESA, CSA, STScI,

Las observaciones de dos supernovas de Tipo II -Supernova 2004et (SN 2004et) y Supernova 2017eaw (SN 2017eaw)-, han revelado grandes cantidades de polvo que respaldan la teoría de que las supernovas desempeñaron un papel clave en el suministro de polvo al universo primitivo.

El polvo es un bloque de construcción para muchas cosas en nuestro universo, en particular, los planetas. A medida que el polvo de las estrellas moribundas se esparce por el espacio, transporta elementos esenciales para ayudar a dar a luz a la próxima generación de estrellas y sus planetas. El origen de ese polvo ha desconcertado a los astrónomos durante décadas. Una fuente importante de polvo cósmico podrían ser las supernovas: después de que explota la estrella moribunda, el gas sobrante se expande y se enfría para crear polvo.

“Hasta ahora, la evidencia directa de este fenómeno ha sido escasa, y nuestras capacidades solo nos permiten estudiar la población de polvo en una supernova relativamente cercana hasta la fecha: la supernova 1987A, a 170.000 años luz de la Tierra”, dijo la autora principal, Melissa Shahbandeh. de la Universidad Johns 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 longitudes de onda del infrarrojo medio, siempre que tenga suficiente sensibilidad”.

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Las observaciones de Webb son el primer avance en el estudio de la producción de polvo de las supernovas desde la detección de polvo recién formado en SN 1987A con el telescopio Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), hace casi una década.

Otro resultado particularmente intrigante de su estudio no es solo la detección de polvo, sino la cantidad de polvo detectada en esta etapa temprana de la vida de la supernova. En SN 2004et, los investigadores encontraron más de 5.000 masas terrestres de polvo.

“Cuando miras el cálculo de la cantidad de polvo que estamos viendo en SN 2004et especialmente, rivaliza con las mediciones en SN 1987A, y es solo una fracción de la edad”, agregó en un comunicado el líder del programa Ori Fox del Instituto de Ciencias del Telescopio Espacial. “Es la masa de polvo más alta detectada en supernovas desde SN 1987A”.

Las observaciones han mostrado a los astrónomos que las galaxias jóvenes y distantes están llenas de polvo, pero estas galaxias no tienen la edad suficiente para que las estrellas de masa intermedia, como el Sol, hayan suministrado el polvo a medida que envejecen. Las estrellas más masivas y de vida corta podrían haber muerto lo suficientemente pronto y en cantidades lo suficientemente grandes como para crear tanto polvo.

Si bien los astrónomos han confirmado que las supernovas producen polvo, la pregunta persiste sobre cuánto de ese polvo puede sobrevivir a los choques internos que reverberan después de la explosión. Ver esta cantidad de polvo en esta etapa de la vida de SN 2004et y SN 2017eaw sugiere que el polvo puede sobrevivir a la onda de choque, evidencia de que las supernovas son realmente importantes fábricas de polvo después de todo.

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La punta de un iceberg

Los investigadores también señalan que las estimaciones actuales de la masa pueden ser la punta del iceberg. Si bien Webb ha permitido a los investigadores medir el polvo más frío que nunca, puede haber polvo más frío no detectado que se irradia aún más en el espectro electromagnético y permanece oculto por las capas más externas de polvo.

Los investigadores enfatizaron que los nuevos hallazgos también son solo un indicio de las capacidades de investigación recién descubiertas sobre las supernovas y su producción de polvo utilizando Webb, y lo que eso puede decirnos sobre las estrellas de las que provienen.

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“Hay un entusiasmo creciente por comprender lo que este polvo también implica sobre el núcleo de la estrella que explotó”, dijo Fox. “Después de observar estos hallazgos particulares, 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 se publicó en Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

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