ESO: VLT esclarece turbio misterio

Nuevas observaciones revelan cómo se forma el polvo interestelar alrededor de una supernova

9 de Julio de 2014

Un grupo de astrónomos logró seguir en tiempo real la formación de polvo interestelar (durante los momentos posteriores a la explosión de una supernova). Por primera vez, es posible demostrar que estas fábricas de polvo cósmico generan sus partículas en un proceso que comprende dos etapas, el que se inicia poco después de la explosión, pero que continúa mucho tiempo después. El equipo empleó el Very Large Telescope (VLT) de ESO, localizado en el norte de Chile, para analizar la luz emitida por la supernova SN2010jl mientras se desvanecía lentamente. Los nuevos resultados serán publicados en línea en la revista científica Nature, el 9 de julio de 2014.

El origen del polvo cósmico en las galaxias es aún un misterio [1]. Los astrónomos saben que las supernovas son probablemente su principal fuente de producción, especialmente en los inicios del Universo, pero aún no está claro cómo y dónde estas partículas se condensan y desarrollan. Tampoco se ha podido determinar de qué forma evitan la destrucción en un entorno tan adverso como el de una galaxia de formación estelar. Sin embargo, las nuevas observaciones realizadas haciendo uso del VLT de ESO, emplazado en el Observatorio Paranal en el norte de Chile, están ayudando a esclarecer estas interrogantes por primera vez.

Un equipo internacional empleó el espectrógrafo X-shooter para observar una supernova -conocida como SN2010jl- nueve veces en los meses siguientes a la explosión, y una décima vez 2,5 años después de la misma, en longitudes de onda visibles e infrarrojas cercanas [2]. El estallido de esta supernova excepcionalmente brillante, resultado de la muerte de una estrella masiva, se produjo en la pequeña galaxia UGC 5189A.

“Al combinar los datos de las nueve series de observaciones iniciales pudimos realizar las primeras mediciones directas de cómo el polvo alrededor de una supernova absorbe los diferentes colores de la luz", comentó la autora principal Christa Gall de la Universidad de Aarhus, Dinamarca. “Esto nos permitió descubrir más sobre el polvo de lo que alguna vez había sido posible”.

El equipo notó que la formación de polvo comienza poco después de la explosión y continúa durante un prolongado período de tiempo. Las nuevas mediciones también develaron las dimensiones y la composición de las partículas. Estos descubrimientos implican un avance en relación a los últimos resultados obtenidos por el AtMillimeter/submillimeter Array (ALMA),acama Large que detectó por primera vez los remanentes de una supernova reciente con grandes cantidades de polvo formado poco tiempo atrás, proveniente de la famosa supernova 1987A (SN 1987A; eso1401).

El equipo descubrió que partículas de polvo con diámetros superiores a 0,001 milímetros se formaron rápidamente en el material denso que rodea a la estrella. Aunque aún muy pequeñas para los estándares humanos, esta es una gran magnitud para una partícula de polvo cósmico, y estas dimensiones sorprendentemente grandes las hacen resistentes a los procesos destructivos. La forma en que las partículas de polvo logran sobrevivir en el violento y adverso entorno que se genera en los remanentes de una supernova fue una de las principales interrogantes propuestas en el trabajo de ALMA, pregunta a la que este resultado acaba de dar respuesta (las partículas poseen un tamaño mayor al esperado).

“Nuestra detección de partículas de gran tamaño poco después de la explosión de la supernova implica que debe existir una manera rápida y eficiente de crearlas”, indicó el coautor Jens Hjorth, del Instituto Niels Bohr de la Universidad de Copenhague, Dinamarca, además agregó: “En realidad no sabemos exactamente cómo ocurre este fenómeno”.

Sin embargo, los astrónomos creen saber donde debe haberse formado el nuevo polvo: en el material que la estrella expulsó al espacio, incluso antes de que estallara. A medida que la onda de choque de la supernova se expandía hacia el exterior, se creó una densa y fría capa de gas (precisamente el tipo de medio en el que las partículas de polvo podrían asentarse y desarrollarse).

Los resultados de las observaciones indican que en una segunda etapa, después de varios cientos de días, se da inicio a un acelerado proceso de formación de polvo que comprende el material que ha sido eyectado por la supernova. Si la producción de polvo en SN2010jl continúa con la tendencia observada, durante 25 años después de la supernova, la masa total de polvo será aproximadamente la mitad de la masa del Sol; similar a la masa de polvo observada en otras supernovas como la SN 1987A.

“Anteriormente los astrónomos han observado grandes cantidades de polvo en los remanentes de supernovas que quedan después de las explosiones. Pero de la misma forma, sólo han encontrado evidencias de pequeñas proporciones de polvo efectivamente creado en las explosiones mismas. Estas nuevas y excepcionales observaciones explican cómo esta aparente contradicción puede tener solución”, concluye Christa Gall.

Notas

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

[2] La luz de esta supernova fue observada por primera vez en el año 2010, como lo indica su nombre, SN 2010jl. Está catalogada como una supernova tipo IIn. Las supernovas tipo II son el resultado de la violenta explosión de una estrella masiva con un mínimo de ocho veces la masa del Sol. El subtipo IIn ("n" representa la palabra inglesa narrow — delgado) muestra delgadas líneas de hidrógeno en sus espectros. Estas líneas son el resultado de la interacción entre el material expulsado por la supernova y el material que ya rodea a la estrella.

Información adicional

Esta investigación fue presentada en un artículo titulado “Rapid formation of large dust grains in the luminous supernova SN 2010jl”, por C. Gall y colaboradores, que aparecerá en línea en la publicación científica Nature el 9 de julio de 2014.

El equipo se encuentra compuesto por Christa Gall (Departamento de Física y Astronomía, Universidad de Aarhus, Dinamarca; Dark Cosmology Centre, Instituto Niels Bohr, Universidad de Copenhague, Dinamarca; Laboratorio de Cosmología Observacional, Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA, E.E.U.U.), Jens Hjorth (Dark Cosmology Centre, Instituto Niels Bohr, Universidad de Copenhague, Dinamarca), Darach Watson (Dark Cosmology Centre, Instituto Niels Bohr, Universidad de Copenhague, Dinamarca), Eli Dwek (Laboratorio de Cosmología Observacional, Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA, E.E.U.U.), Justyn R. Maund (Centro de Investigación de Astrofísica, Facultad de Matemáticas y Física, Universidad Queen’s de Belfast, Reino Unido; Dark Cosmology Centre, Instituto Niels Bohr, Universidad de Copenhague, Dinamarca), Ori Fox (Departmento de Astronomía, Universidad de California, Berkeley, E.E.U.U.), Giorgos Leloudas (Oskar Klein Centre, Departmento de Física, Universidad de Estocolmo, Suecia; Dark Cosmology Centre, Instituto Niels Bohr, Universidad de Copenhague, Dinamarca), Daniele Malesani (Dark Cosmology Centre, Instituto Niels Bohr, Universidad de Copenhague, Dinamarca) y Avril C. Day-Jones (Departamento de Astronomía, Universidad de Chile, Chile).

ESO es la organización astronómica intergubernamental más importante en Europa y el observatorio astronómico en tierra más productivo del 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. ESO opera 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 planificando la construcción y desarrollo de un Telescopio óptico/ infrarrojo de 39 metros. El European Extremely Large Telescope (E-ELT) será “el ojo más grande del mundo para observar el cielo”.