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Ciencia con el GTC

Las supernovas que jugaban al escondite
16 Oct. 2013

Por Natalia Ruiz Zelmanovitch

En el universo hay muchos tipos de estrellas que, generalmente, se clasifican según su brillo y su color. Cuanto más brilla una estrella, mayor es su tamaño, y esta característica está directamente relacionada con la masa y con la longevidad de la estrella. Las más masivas consumen rápidamente todo el combustible que tienen en su interior, provocando que sus vidas no solo sean más cortas que las de estrellas de menor masa, sino ofreciéndonos además una “muerte” espectacular: cuando llegan a su final estallan como supernovas, regalándonos impresionantes espectáculos al dejar, en la mayoría de los casos, magníficos restos de su explosión con impactantes formas y colores. Dependiendo de la distancia, estos estallidos de supernova pueden durar de unos pocos meses a incluso años, y su luz puede llegar a eclipsar el brillo de la propia galaxia que la aloja.

Lo que les explicamos hoy está relacionado con la cantidad de supernovas que se espera encontrar en un determinado entorno: las galaxias con estallidos de formación estelar o “starburst”. Estas galaxias destacan porque en su interior se forman estrellas a un ritmo mucho mayor que el de galaxias normales, con violentos episodios en los que el gas se condensa a una gran velocidad,  generando ese impresionante brote de nacimiento estelar.

Dado el alto número de estrellas que nacen en este entorno, sería lógico suponer que el ritmo al que se producen explosiones de supernovas también debería ser muy alto, ya que la vida de las estrellas masivas es muy corta si la comparamos con la de otras estrellas más pequeñas. Confirmar estas elevadas tasas nos ayudaría a trazar la historia de la formación de estrellas en el sistema estelar anfitrión y a conocer cómo pudieron ser estos estallidos de formación estelar en el universo más temprano.

Sin embargo, cuando se iniciaron los estudios para confirmar esta suposición por medio de varios sondeos tradicionales en el rango óptico de la luz, se descubrieron muchas menos supernovas de las esperadas. Había una discordancia de un factor dos entre la formación estelar y la tasa de supernovas observada.

Buscando una respuesta, se planteó que, tal vez, no se debiera a que estábamos equivocados con nuestras teorías, sino a que las supernovas jugaban al “escondite” y se ocultaban tras densas nubes de gas y polvo…

La extinción y la búsqueda

En astronomía, la extinción es el efecto de absorción y dispersión de la luz que sufren los objetos astronómicos. Es decir, la luz de los objetos que vemos en el cielo, antes de llegar hasta nosotros, ha podido dispersarse o ser absorbida por el gas y el polvo que ha encontrado en su camino hasta nuestros instrumentos.

Pese a que las supernovas brillan mucho y en principio podría pensarse que atravesarían cualquier nube interestelar por oscura que ésta fuera, los investigadores que iniciaron este estudio tuvieron en cuenta la posibilidad de que la extinción estuviera jugando algún papel en esta historia. Según nos cuenta M. Miluzio, del Departamento de Astronomía de la Universidad de Padua (Italia) y autor principal de este trabajo, “Llevamos a cabo un test independiente sobre la relación entre la formación estelar y las tasas de supernova dentro de galaxias “starburst”, donde la formación estelar y la extinción fueran extremadamente altas”.

Seleccionaron una muestra de este tipo de galaxias dentro del Universo local e iniciaron una búsqueda de supernovas en el infrarrojo. En este rango el medio se vuelve casi transparente, de manera que la luz que emitieron las supernovas puede atravesar con mayor facilidad las nubes de gas y polvo, mientras que en el rango óptico resultaría fuertemente atenuada o absorbida por completo. De esta forma es posible saber cuánto ha influido la extinción en nuestra investigación.

Para evaluar el resultado de la búsqueda, afirma Miluzio, “utilizamos una herramienta de simulación con la que podíamos predecir el número y las propiedades de las supernovas que se esperaba encontrar”.

Grandes telescopios

Para este trabajo se utilizaron observaciones llevadas a cabo con el instrumento infrarrojo HAWK I, instalado en el telescopio VLT (Very Large Telescope) del Observatorio Europeo Austral (ESO por sus siglas en inglés), en Chile. Además, se llevaron a cabo observaciones con el instrumento óptico OSIRIS, instalado en el Gran Telescopio CANARIAS (GTC), en el Observatorio del Roque de Los Muchachos del Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC), en la isla canaria de La Palma. Durante la búsqueda descubrieron 6 supernovas, lo cual encajaba perfectamente con la predicción.

El GTC nos ayudó a complementar las observaciones llevadas a cabo en el infrarrojo”, afirma Nancy Elías-Rosa, del Instituto de Ciencias del Espacio (IEEC-CSIC), una de las autoras del artículo. “A lo largo de este proyecto hemos detectado una serie de candidatos que debíamos confirmar como supernovas mediante observaciones espectroscópicas para aportar mayor precisión a las tasas que manejábamos. Para uno de estos eventos, SN 2011ee, obtuvimos un espectro de muy buena calidad con GTC con el que pudimos, efectivamente, confirmar que el objeto era lo que esperabamos, una supernova, y en particular, de tipo Ic con extinción moderada”, concluye.

  Los resultados de este estudio confirman que el número de supernovas detectado en galaxias con brotes masivos y violentos de formación estelar es consistente con lo predicho sobre su alta tasa de formación estelar: era necesario establecer que más del 60% de las supernovas permanecen ocultas en las inaccesibles y densas regiones nucleares debido tanto a la alta extinción como al hecho de que nuestra tecnología aún debe seguir perfeccionándose para poder captar estos efímeros eventos. Se espera que, en el futuro, misiones como Euclid, que hará un sondeo extragaláctico de amplio campo, permitan observar estos fenómenos con el fin de ampliar nuestros conocimientos sobre la historia de la evolución cósmica.

Más información:

Este trabajo ha sido publicado en el artículo científico “HAWK-I infrared supernova search in starburst galaxies”, en la revista Astronomy & Astrophysics en junio de 2013 y sus autores son M. Miluzio (Departamento de Astronomía de la Universidad de Padua, Italia); E. Cappellaro (INAF, Instituto Nacional de Astrofísica; Observatorio Astronómico de Padua, Italia); M. T. Botticella (INAF; Observatorio Astronómico de Capodimonte, Italia); G. Cresci (INAF; Observatorio Astrofísico de Arcetri, Italia); L. Greggio (INAF; Observatorio Astronómico de Padua, Italia); F. Mannucci (INAF; Observatorio Astrofísico de Arcetri, Italia); S. Benetti (INAF; Observatorio Astronómico de Padua, Italia); F. Bufano (Departamento de Ciencias Físicas de la Universidad Andrés Bello, Chile); N. Elias-Rosa (Instituto de Ciencias del Espacio, IEEC-CSIC, España); A. Pastorello (INAF; Observatorio Astronómico de Padua, Italia); M.Turatto (INAF; Observatorio Astronómico de Padua, Italia); y L. Zampieri (INAF; Observatorio Astronómico de Padua, Italia).

El Gran Telescopio CANARIAS (GTC) es el telescopio óptico-infrarrojo más grande y uno de los más avanzados del mundo. Es una iniciativa liderada por el IAC y gestionada por la empresa pública GRANTECAN, participada por la Administración General del Estado (MINECO) y el Gobierno de Canarias, a través de los Fondos Europeos de Desarrollo Regional (FEDER) de la Unión Europea. Además, cuenta con la participación de México, a través del IA-UNAM (Instituto de Astronomía de la Universidad Nacional Autónoma de México) y del INAOE (Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica), y Estados Unidos, a través de la Universidad de Florida.

Enlaces

Artículo científico: “HAWK-I infrared supernova search in starburst galaxies

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