Resumen:
Gracias a un lente gravitacional, Hubble capturó la luz de una estrella que explotó hace más de 11 mil millones de años, conforme esta se desvanecía durante un período de una semana. Pero esta no es toda la historia, este resultado fue descubierto en una imagen tomada en el año 2010, gracias a que estas imágenes están disponibles en el Archivo de Datos de Telescopios Espaciales Mikulski(MAST) del Institute del Telescopio Espacial (STScI).
La historia comenzó cuando un grupo internacional de astrónomos decidieron buscar supernovas en imágenes tomadas con Hubble a travez de los años. Un miembro del equipo, el doctor Wenlei Chen, escribió un algoritmo de Aprendizaje Automático o Inteligencia Artificial para analizar imágenes guardadas en el Archivo de Datos de Telescopios Espaciales Mikulski(MAST). Su objetivo era examinar rápidamente un gran numero de imágenes e identificar eventos transitorios como las supernovas. De todas las observaciones analizadas, esta es la única supernova identificada que aparece varias veces en una misma observación. Pero esto no es lo único interesante de este descubrimiento - no solo tenemos tres imagines de la supernova, sino que también cada una de ellas nos esta mostrando tres diferentes etapas en su evolución.
Para poder entender cómo es posible esto, primero hablaremos de cómo la luz de esta supernova fue amplificada por el lente gravitacional producido por un cúmulo masivo de galaxias que se encuentra mucho más cerca a nosotros, Abell 370. Normalmente, una supernova producida por una estrella que explotó hace más de 11,000 millones de años, cuando el universo tenía menos de una quinta parte de su edad actual de 13,800 millones de años, sería imposible de observar con Hubble. Sin embargo, la deformación del espacio debido al efecto gravitacional de una masa tan grande, actúa como una lente cósmico que desvía y magnifica la luz de la supernova que se encuentra muy lejos y está detrás de este grupo de galaxias. Los lentes gravitacionales fueron predicho por primera vez en la teoría de la relatividad general de Einstein, en donde la tela del espacio y tiempo es deformada debido a la presencia de objetos masivos y con ello cambiando como la luz de estos objetos distantes viaja hacia nosotros.
Igualmente, el equipo dedujo que cada una de estas tres imagines de la supernova nos muestra la explosión en diferentes momentos.Cuando una estrella explota como una supernova, la luz intensa producida por la explosión disminuye considerablemente en tan solo unos días. Este cambio de intensidad con el tiempo es bien conocido y normalmente es usado para determinar la distancia a estos objetos. Cuanto más caliente es la supernova, la imagen de esta será más azul. A medida que la supernova se enfría su luz se vuelve más roja. Gracias a que las observaciones fueron hechas en varios filtros que perciben diferentes tipos de luz, este enrojecimiento fue capturado.
Pero nos preguntamos ?cómo es posible? El hecho de que una supernova tan lejana sea observable debido a un lente gravitacional hace esta explicación más fácil si tomamos en cuenta que este lente gravitacional no es producido por un solo objeto, sino por un grupo de galaxias cuya distribución de masa no es uniforme a lo largo del cumulo. En Abel 370 vemos galaxias y valles, lo que indica que la luz que estamos observando pudo tomar diferentes caminos. En algunos de ellos la luz se retrasó debido a que esta tomó una ruta más larga a través de "valles" del espacio deformado.
Otro aspecto importante de este descubrimiento, es que esta la primera observación tan detallada de una supernova en una edad tan temprana dentro de la historia del universo. El astrónomo Wenlei Chen de la Facultad de Física y Astronomía de la Universidad de Minnesota, destaca que es bastante raro que se pueda observar las primeras etapas de la explosión de una supernova, incluso cuando están cerca, dado que estas duran muy poco y pueden pasar desapercibidas. Patrick Kelly, profesor asistente en la Facultad de Física y Astronomía de la Universidad de Minnesota e investigador principal en este estudio describe este proceso en una simple secuencia de eventos — "Tienes la estrella masiva, el núcleo colapsa, produce un choque, se calienta y luego ves que se enfría durante una semana.”
El equipo también pudo medir el tamaño de la estrella que produjo esta explosión, una supergigante roja unas 500 veces más grande que el Sol, haciendo esta la primera vez que se mide el tamaño de una estrella moribunda en el universo temprano. Para esto, el equipo utilizo en el brillo de la supernova y la velocidad de enfriamiento, los cuales dependen del tamaño de la estrella progenitora.
El equipo planea seguir con su búsqueda de supernovas lejanas, esta vez usando el Telescopio Espacial James Webb de la NASA. Su objetivo es construir un catalogo de supernovas distantes y con ello contribuir al estudio de cómo las formación y muerte de las estrellas ha evolucionado con el tiempo.
Las imágenes originals publicadas por NASA se pueden encontrar en https://hubblesite.org/contents/news-releases/2022/news-2022-054