Nota de prensa

ALMA detecta supernova que actúa como fábrica de polvo cósmico

6 de Enero de 2014

Nuevas e impactantes observaciones realizadas con el telescopio ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) captan, por primera vez, los restos de una supernova reciente en presencia de grandes cantidades de polvo cósmico formado hace poco tiempo atrás. Si una cantidad suficiente de este polvo lograra realizar la peligrosa transición hacia el espacio interestelar, podría explicar cómo muchas galaxias adquirieron su aspecto oscuro y polvoriento.

Las galaxias pueden contener enormes cantidades de polvo [1] y se cree que las supernovas son una de sus principales fuentes de producción, especialmente en el Universo primitivo. Pero la evidencia directa que demuestra la verdadera capacidad que tienen las supernovas de generar polvo ha sido muy escasa hasta el momento, y no da respuesta a los grandes volúmenes de polvo detectados en galaxias jóvenes y distantes. Sin embargo, observaciones realizadas con ALMA están cambiando este escenario.

"Hemos encontrado una masa de polvo de enormes proporciones concentrada en la parte central del material eyectado de una supernova relativamente joven y cercana", dijo Remy Indebetouw, astrónomo del Observatorio Radioastronómico Nacional de los Estados Unidos (NRAO) y de la Universidad de Virginia, ambos localizados en Charlottesville, Estados Unidos. "Esta es la primera vez que realmente hemos logrado obtener imágenes del lugar en donde se formó el polvo, lo que es de gran importancia para comprender la evolución de las galaxias".

Un equipo internacional de astrónomos usó ALMA para observar los brillantes remanentes de la Supernova 1987A [2], ubicada en la Gran Nube de Magallanes, una galaxia enana que orbita la Vía Láctea a unos 160.000 años luz de la Tierra. La SN 1987A es la explosión más cercana alguna vez captada desde la observada por Johannes Kepler dentro de la Vía Láctea en 1604.

Los resultados fueron presentados en la reunión del mes de enero de la Sociedad Astronómica Americana (AAS, por sus siglas en inglés). 

Los astrónomos predijeron que a medida que el gas se enfriara luego de la explosión, se formarían grandes cantidades de polvo una vez que los átomos de oxígeno, carbono y silicio se combinaran en las frías regiones centrales del remanente. No obstante, las primeras observaciones de la SN 1987A  con telescopios infrarrojos,  realizadas durante los primeros 500 días posteriores a la explosión, sólo detectaron una pequeña cantidad de polvo caliente.

Con la resolución y sensibilidad sin precedentes de ALMA, el equipo de investigación fue capaz de fotografiar el polvo frío, el que se encuentra en mayores proporciones y brilla intensamente en luz milimétrica y submilimétrica. Los astrónomos estiman que el remanente ahora contiene alrededor del 25 por ciento de la masa del Sol en polvo recién formado. Además, descubrieron que se habían generado importantes cantidades de monóxido de carbono y monóxido de silicio.

"La SN 1987A es un lugar especial, ya que no se ha mezclado con su entorno, es por esto que lo que observamos allí se generó allí", comenta Indebetouw. "Los nuevos resultados producidos por ALMA, los primeros de su clase, revelan un bloque  conformado por el remanente de la supernova colmado de material que simplemente no existía hace unas décadas". 

Sin embargo, las supernovas no solo pueden crear sino también destruir las partículas de polvo.

El lugar donde se localiza la supernova se encuentra rodeado de brillantes anillos de material avistados en observaciones anteriores realizadas con el Telescopio Espacial Hubble de NASA/ESA. Inicialmente, estos fueron iluminados por el flash ultravioleta de la explosión original. Sin embargo, en los últimos años el material ha intensificado su brillo de manera considerable, a medida que colisiona con la onda de choque en constante expansión. Después de chocar con esta capa de gas, expulsada por la estrella progenitora al acercase al final de su vida, una parte de esta poderosa explosión cambió de dirección, retornando hacia el centro del remanente. "En algún momento, esta onda de choque que viene de regreso colisionará con estos abultados cúmulos de polvo recién formado", indica Indebetouw. "Es probable que en ese punto alguna fracción del polvo sea desintegrado. Es difícil predecir exactamente cuánto, tal vez sólo un poco, posiblemente la mitad o dos tercios". Si una buena parte subsiste y logra alcanzar el espacio interestelar, podría explicar la abundante cantidad de polvo que los astrónomos detectan en el Universo primitivo.

"Las primeras galaxias contienen enormes cantidades de polvo y este  posee un rol fundamental en la evolución de las mismas",  dijo Mikako Matsuura de la Escuela Universitaria de Londres, Reino Unido. "Hoy sabemos que el polvo se puede generar de varias maneras, pero en los inicios del Universo la mayor parte debe haber provenido de las supernovas. Por fin tenemos una evidencia clara que avala esa teoría".

Notas

[1] El polvo cósmico está compuesto por partículas de silicato y grafito — minerales muy abundantes también en la Tierra. El hollín producido por una vela es muy similar al polvo cósmico de grafito, aunque el tamaño de las partículas en el hollín supera en diez veces, o incluso más, las dimensiones de las partículas cósmicas de grafito de tamaño regular.

[2] La luz de esta supernova llegó a la Tierra en el año 1987, como lo indica su nombre.

Información adicional

El Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), una instalación astronómica internacional, es una asociación entre Europa, Norteamérica y Asia del Este en cooperación con la República de Chile. ALMA es financiado en Europa por la Organización Europea para la Investigación Astronómica en el Hemisferio Austral (ESO), en Norteamérica por la Fundación Nacional de Ciencias de EE.UU. (NSF), en cooperación con el Consejo Nacional de Investigaciones de Canadá (NRC) y el Consejo Nacional de Ciencia de Taiwán (NSC), y en Asia del Este por los Institutos Nacionales de Ciencias Naturales (NINS) de Japón en cooperación con la Academia Sinica (AS) en Taiwán. La construcción y las operaciones de ALMA a nombre de Europa se encuentran a cargo de ESO, a nombre de Norteamérica son responsabilidad del Observatorio Radio Astronómico Nacional (NRAO), operado por Associated Universities, Inc. (AUI), y a nombre de Asia del Este corresponden al Observatorio Astronómico Nacional de Japón (NAOJ). El Observatorio ALMA (Joint ALMA Observatory, JAO) tiene como labor la unificación del proyecto, y es el responsable de la dirección general y la gestión de la construcción, así como de la puesta en marcha y las operaciones del observatorio.

Esta investigación fue presentada en el artículo "Dust Production and Particle Acceleration in Supernova 1987A Revealed with ALMA", escrito por R. Indebetouw y colaboradores, que aparecerá en la publicación científica Astrophysical Journal Letters. El equipo está compuesto por R. Indebetouw  (Observatorio Radioastronómico Nacional de los Estados Unidos (NRAO); Universidad de Virginia, Charlottesville, Estados Unidos),  M. Matsuura (Escuela Universitaria de Londres (UCL), Reino Unido); E. Dwek (Centro de vuelo espacial Goddard de la NASA, Greenbelt,, Estados Unidos);  G. Zanardo (International Centre for Radio Astronomy Research, University of Western Australia, Crawley, Australia [ICRAR]), M.J. Barlow (UCL), M. Baes (Sterrenkundig Obst Gent, Gent, Bélgica), P. Bouchet (CEA-Saclay, Gif-sur-Yvette, Francia), D.N. Burrows (Universidad Estatal de Pensilvania, University Park, Estados Unidos), R. Chevalier (Universidad de Virginia, Charlottesville, Estados Unidos), G.C. Clayton (Universidad Estatal de Luisiana, Baton Rouge,Estados Unidos), C. Fransson (Universidad de Estocolmo, Suecia), B. Gaensler (Australian Research Council Centre of Excellence for All-sky Astrophysics [CAASTRO]; Sydney Institute for Astronomy, Universidad de Sídney, Australia), R. Kirshner (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, Cambridge, Estados Unidos), M.Lakicevic (Lennard-Jones Laboratories, Keele University, Reino Unido), K.S. Long (Space Telescope Science Institute, Baltimore, Estados Unidos [STScI]), P. Lundqvist (Universidad de Estocolmo, Suecia), I. Martí-Vidal (Universidad Tecnológica Chalmers, Observatorio Espacial de Onsala, Onsala, Suecia), J. Marcaide (Universidad de Valencia, Burjassot, España), R. McCray (Universidad de Colorado en Boulder, Estados Unidos), M. Meixner (STScI; Universidad Johns Hopkins, Baltimore, Estados Unidos), C.-Y. Ng (Universidad de Hong Kong, Hong Kong), S. Park (Universidad de Texas en Arlington, Arlington, Estados Unidos), G. Sonneborn (STScI), L. Staveley-Smith (ICRAR; CAASTRO), C. Vlahakis (Observatorio ALMA / Observatorio Europeo Austral, Santiago, Chile) y J. van Loon (Lennard-Jones Laboratories, Keele University, Reino Unido).

ESO es la organización astronómica intergubernamental más importante en Europa y el observatorio astronómico en tierra más productivo en el mundo. Cuenta con el respaldo de 15 países: Austria, Bélgica, Brasil, República Checa, Dinamarca, Francia, Finlandia, Alemania, Italia, Holanda, Portugal, España, Suecia, Suiza y el Reino Unido. ESO lleva a cabo un ambicioso programa enfocado en el diseño, construcción y operación de poderosas instalaciones para la observación astronómica desde tierra, permitiendo así a los astrónomos realizar importantes descubrimientos científicos. ESO también juega un papel fundamental a la hora de promover y organizar la cooperación para la investigación en el campo de la astronomía. La organización dirige en Chile tres instalaciones de observación únicas en el mundo: La Silla, Paranal y Chajnantor. En Paranal, ESO opera el Very Large Telescope (VLT), el observatorio óptico más avanzado del mundo, y dos telescopios de rastreo. El telescopio VISTA, que funciona en longitudes de onda infrarrojas, es el telescopio de rastreo más grande a nivel mundial y, por su parte, el VLT Survey Telescope (VST) es el telescopio de mayor tamaño diseñado para rastrear de manera exclusiva los cielos en luz visible. ESO es el socio Europeo de un revolucionario telescopio llamado ALMA, el proyecto astronómico de mayor envergadura en la actualidad. ESO se encuentra en proceso de planificación del European Extremely Large optical/near-infrared Telescope, el E-ELT, de 39 metros de diámetro, el que se transformará en "el ojo más grande del mundo para observar el cielo".

Enlaces

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Correo electrónico: remy@virginia.edu

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Correo electrónico: mikako.matsuura@ucl.ac.uk

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Esta es una traducción de la nota de prensa de ESO eso1401.