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El Hubble capta los primeros instantes tras la explosión de una supernova

Impresión artística de la supernova 1993J, una estrella en explosión en la galaxia M81. NASA, ESA y G. Bacon.

El telescopio espacial de la NASA ha conseguido fotografiar, en una sola imagen, a una estrella roja gigante tras su explosión en el universo primitivo, hace más de 11.000 millones de años 


11 de noviembre de 2022


El telescopio espacial Hubble de la ESA y la NASA ha captado en una sola instantánea tres momentos diferentes tras la explosión de una supernova roja lejana, que tuvo lugar hace más de 11.000 millones de años, cuando el universo era aún primitivo con 2.100 millones de años. El artículo que contiene este trabajo, titulado "Shock cooling of a red-supergiant supernova at redshift 3 in lensed images”, se ha publicado hoy en la revista Nature


Un equipo internacional en el que participa el investigador del IFCA (CSIC-UC), José María Diego, ha obtenido las imágenes más precisas de una supernova joven en la historia del universo, y que además muestran las primeras etapas de una explosión estelar. Ambas hallazgos podrían ayudar a la comunidad científica a saber más sobre la formación de estrellas y galaxias en el universo primitivo. 


“Lo especial de este hallazgo es que hemos observado la supernova durante sus primeros instantes, lo cual ha sido solo posible con supernovas mucho más cercanas a nosotros”, explica José María Diego, investigador del IFCA (CSIC-UC) y firmante del trabajo. “Mi labor ha sido interpretar el efecto lente gravitatoria y los tiempos de retraso relativo entre las distintas imágenes de la supernova”, comenta Diego. 


"Es bastante raro que se pueda detectar una supernova en una etapa muy temprana, porque esa etapa es muy corta", afirma Wenlei Chen, primer firmante de la investigación e investigador postdoctoral en la Escuela de Física y Astronomía de la Universidad de Minnesota. "Sólo dura de unas horas a unos días, y puede pasar desapercibido fácilmente incluso para una detección cercana. En la misma exposición, hemos sido capaces de ver una secuencia de las imágenes, como las múltiples caras de una supernova”, añade.  



Imagen captada por el Hubble que muestra los tres instantes de la explosión de la supernova tras el cúmulo de galaxias ‘Abell 370’. / STScI



Las tres caras de una explosión 


El telescopio Hubble ha captado en una sola imagen tres momentos únicos de la explosión de la supernova a lo largo de diferentes fases, que llegaron a la Tierra al mismo tiempo. Esta imagen se ha conseguido gracias al fenómeno llamado ‘lente gravitacional’: este efecto se produce por un cúmulo de galaxias, con una masa miles de veces la masa de nuestra Galaxia, que amplifica la luz que se produce en objetos que están muy alejados y alineados justo detrás del cúmulo. Funciona como lo haría una lente, aumentando la luz que nos llega de la supernova, haciéndola visible para el telescopio espacial.


De esta forma, el cúmulo de galaxias Abell 370 ha actuado como una gran lente, magnificando la luz de esta supernova lejana, que se situaba detrás del cúmulo. Y las imágenes ampliadas por la lente han tomado tres rutas diferentes a través del cúmulo, debido a las diferencias en la longitud de los caminos que siguió la luz de la supernova, a la ralentización del tiempo y a la curvatura del espacio debido a la gravedad predicha por Albert Einstein.  


“Debido a que la luz tarda tiempos distintos en viajar por estos tres caminos, la imagen captada por el Hubble muestra tres instantes de la explosión en una sola imagen. Entre estos tres instantes, uno de ellos corresponde a solo unas horas después de la explosión”, explica Diego. 


La supernova roja 


El Hubble también ha captado los cambios de temperatura de la estrella supergigante, que se observan con la variación en su color. Cuando es más azul, más caliente es la supernova y a medida que la supernova se enfría, su luz se vuelve más roja. "Se ven diferentes colores en las tres imágenes", afirma Patrick Kelly, líder del estudio y profesor en la Escuela de Física y Astronomía de la Universidad de Minnesota. “En el núcleo de la estrella masiva, se produce un choque, se calienta, y luego ves que se enfría durante una semana. Es, probablemente, una de las cosas más sorprendentes que he visto nunca”, confirma. 


500 veces mayor que el Sol 


Las observaciones del Hubble muestran además que esta estrella roja supergigante poseía un tamaño 500 veces mayor que el del Sol. Se trata de la primera vez que el equipo investigador es capaz de medir el tamaño de una estrella moribunda en el universo más primitivo. Para lograrlo se han basado en algoritmos de aprendizaje automático (machine learning), para medir el brillo y la velocidad de enfriamiento del astro. 


Ahora, aprovechando la llegada del telescopio espacial James Webb de la NASA, el equipo tiene previsto comenzar a observar supernovas aún más lejanas que esta, y crear un catálogo de supernovas que ayuden a entender si las estrellas que existieron hace miles de millones de años son diferentes de las del universo que conocemos hoy.





 Rebeca García / IFCA Comunicación

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