Una supernova pobre en metales ofrece una mirada al pasado cósmico

Observaciones con el telescopio espacial James Webb han revelado una supernova inusual y la explosión estelar más pobre en metales jamás observada, que ofrece una mirada al pasado cósmico.

Esta rara supernova, llamada 2023ufx, se originó a partir del colapso del núcleo de una estrella supergigante roja, que explotó en las afueras de una galaxia enana cercana. Los resultados del estudio mostraron que las observaciones tanto de esta supernova como de la galaxia en la que se descubrió son de baja metalicidad, lo que significa que carecen de una abundancia de elementos más pesados que el hidrógeno o el helio.

Dado que los metales producidos dentro de las supernovas informan sobre sus propiedades, incluido el modo en que las estrellas evolucionan y mueren, aprender más sobre su formación puede decir mucho a los astrónomos sobre el estado del universo cuando comenzó, especialmente porque esencialmente no había metales alrededor durante el momento de su nacimiento, dijo en un comunicado Michael Tucker, autor principal del estudio y miembro del Centro de Cosmología y Física de Astropartículas de la Universidad de Ohio State.

"Si quieres predecir cómo se formó la Vía Láctea, necesitas tener una buena idea de cómo las primeras estrellas que explotaron dieron origen a la siguiente generación", dijo Tucker. "Entender eso les da a los científicos un gran ejemplo de cómo esos primeros objetos afectaron su entorno".

Las galaxias enanas en particular son análogos locales útiles de las condiciones que los científicos podrían esperar ver en el universo primitivo. Gracias a ellas, los astrónomos saben que, si bien las primeras galaxias eran pobres en metales, todas las galaxias grandes y brillantes cercanas a la Vía Láctea tuvieron mucho tiempo para que las estrellas explotaran y aumentaran la cantidad de contenido de metales, dijo Tucker.

La cantidad de metales que tiene una supernova también influye en aspectos como el número de reacciones nucleares que puede tener o cuánto tiempo permanece brillante su explosión. También es una de las razones por las que muchas estrellas de baja masa también corren ocasionalmente el riesgo de colapsar en agujeros negros.

El estudio fue publicado recientemente en The Astrophysical Journal.

Si bien el evento observado por el equipo de Tucker es solo la segunda supernova que se encuentra con baja metalicidad, lo más inusual es su ubicación en relación con la Vía Láctea, dijo Tucker.

Por lo general, cualquier supernova pobre en metales que los astrónomos esperarían encontrar probablemente sería demasiado débil para verla desde nuestra galaxia debido a lo lejos que se encuentra. Ahora, debido a la llegada de instrumentos más poderosos como el Telescopio Espacial James Webb de la NASA, detectar galaxias lejanas pobres en metales se ha vuelto exponencialmente más fácil.

"No hay tantas ubicaciones pobres en metales en el universo cercano y antes del JWST, era difícil encontrarlas", dijo Tucker.

Pero el avistamiento de 2023ufx resultó ser un feliz accidente para los investigadores. Las observaciones recién descubiertas de esta supernova en particular revelaron que muchas de sus propiedades y comportamientos son claramente diferentes de otras supernovas en galaxias cercanas.

Por ejemplo, esta supernova tuvo un período de brillo que se mantuvo estable durante unos 20 días antes de disminuir, mientras que el brillo de sus contrapartes ricas en metales generalmente duraba unos 100 días. El estudio también mostró que una gran cantidad de material de rápido movimiento fue expulsado durante la explosión, lo que sugiere que debe haber estado girando muy rápido cuando explotó.

Este resultado implica que las estrellas pobres en metales que giran rápidamente deben haber sido relativamente comunes durante los primeros días del universo, dijo Tucker. La teoría de su equipo es que la supernova probablemente tuvo vientos estelares débiles (corrientes de partículas emitidas desde la atmósfera de la estrella) que la llevaron a cultivar y liberar tanta energía.

En general, sus observaciones sientan las bases para que los astrónomos investiguen mejor cómo sobreviven las estrellas pobres en metales en diferentes entornos cósmicos, e incluso pueden ayudar a algunos teóricos a modelar con mayor precisión cómo se comportaron las supernovas en el universo primitivo.