El telescopio Webb abre la ciencia de supernovas al universo lejano

Utilizando datos de un estudio profundo del universo primitivo realizado con el telescopio Webb, un equipo ha identificado diez veces más supernovas lejanas de las que se conocían anteriormente.

Algunas de las estrellas en explosión recién descubiertas son los ejemplos más distantes de su tipo, incluidas las que se utilizan para medir la tasa de expansión del universo.

Este estudio es el primer paso significativo hacia estudios más amplios de supernovas antiguas con el telescopio Webb, según sus autores.

"El telescopio Webb es una máquina de descubrir supernovas", dijo en un comunicado Christa DeCoursey, estudiante de posgrado de tercer año en el Observatorio Steward y la Universidad de Arizona en Tucson. "La gran cantidad de detecciones más las grandes distancias a las que se encuentran estas supernovas son los dos resultados más emocionantes de nuestro estudio".

DeCoursey presentó estos hallazgos en una conferencia de prensa en la 244.ª reunión de la American Astronomical Society.

Para realizar estos descubrimientos, el equipo analizó datos de imágenes obtenidos como parte del programa JADES (Advanced Deep Extragalactic Survey) del JWST. El Webb es ideal para encontrar supernovas extremadamente distantes porque su luz se estira en longitudes de onda más largas, un fenómeno conocido como corrimiento al rojo cosmológico.

Antes del lanzamiento del Webb, solo se habían encontrado un puñado de supernovas por encima de un corrimiento al rojo de 2, que corresponde a cuando el universo tenía solo 3.300 millones de años, solo el 25% de su edad actual. La muestra de JADES contiene muchas supernovas que explotaron incluso más lejos en el pasado, cuando el universo tenía menos de 2.000 millones de años.

Anteriormente, los investigadores utilizaron el telescopio espacial Hubble de la NASA para ver supernovas de cuando el universo estaba en la etapa de "adulto joven". Con JADES, los científicos están viendo supernovas cuando el universo estaba en su "adolescencia" o "preadolescencia". En el futuro, esperan poder observar la fase de "infancia" del universo.

Para descubrir las supernovas, el equipo comparó múltiples imágenes tomadas con un año de diferencia y buscó fuentes que desaparecieron o aparecieron en esas imágenes. Estos objetos cuyo brillo observado varía con el tiempo se denominan objetos transitorios, y las supernovas son un tipo de objetos transitorios. En total, el equipo de JADES Transient Survey Sample descubrió alrededor de 80 supernovas en una zona del cielo de apenas el grosor de un grano de arroz sostenido con el brazo extendido.

"Esta es realmente nuestra primera muestra de cómo se ve el universo de alto corrimiento al rojo para la ciencia de los objetos transitorios", dijo Justin Pierel, un miembro de la NASA Einstein Fellow en el Space Telescope Science Institute (STScI). "Estamos tratando de identificar si las supernovas distantes son fundamentalmente diferentes o muy similares a lo que vemos en el universo cercano".

Pierel y otros investigadores del STScI proporcionaron un análisis experto para determinar qué objetos transitorios eran en realidad supernovas y cuáles no, porque a menudo se veían muy similares.

El equipo identificó varias supernovas de alto corrimiento al rojo, incluida la más lejana jamás confirmada espectroscópicamente, con un corrimiento al rojo de 3,6. Su estrella progenitora explotó cuando el universo tenía solo 1.800 millones de años. Se trata de una llamada supernova de colapso del núcleo, una explosión de una estrella masiva.

Las supernovas de tipo Ia son de particular interés para los astrofísicos. Estas estrellas en explosión son tan predeciblemente brillantes que se utilizan para medir distancias cósmicas lejanas y ayudar a los científicos a calcular la tasa de expansión del universo.

El equipo identificó al menos una supernova de tipo Ia con un corrimiento al rojo de 2,9. La luz de esta explosión comenzó a viajar hacia nosotros hace 11.500 millones de años, cuando el universo tenía solo 2.300 millones de años. El récord de distancia anterior para una supernova de tipo Ia confirmada espectroscópicamente era un corrimiento al rojo de 1,95, cuando el universo tenía 3.400 millones de años.

Los científicos están ansiosos por analizar las supernovas de tipo Ia con altos corrimientos al rojo para ver si todas tienen el mismo brillo intrínseco, independientemente de la distancia. Esto es de vital importancia, porque si su brillo varía con el corrimiento al rojo, no serían marcadores confiables para medir la tasa de expansión del universo.

Pierel analizó esta supernova de tipo Ia encontrada con un corrimiento al rojo de 2,9 para determinar si su brillo intrínseco era diferente al esperado. Si bien este es solo el primer objeto de este tipo, los resultados no indican evidencia de que el brillo de tipo Ia cambie con el corrimiento al rojo. Se necesitan más datos, pero por ahora, las teorías basadas en supernovas de tipo Ia sobre la tasa de expansión del universo y su destino final permanecen intactas.