Ciencia

Astrónomos observan tres veces la misma supernova, y volverán a hacerlo en 2037

La gravedad del cúmulo de galaxias MACS J0138 curva tanto el espacio que la luz procedente de otra galaxia lejana se dobla y llega hasta nosotros desde varias direcciones diferentes - Créditos: S. Rodney (U. of S. Carolina), G. Brammer (Cosmic Dawn Center), J. DePasquale (STScI), P. Laursen (Cosmic Dawn Center)

El efecto de ‘lente gravitacional’ permite que los científicos puedan ver el mismo objeto en varios momentos lugares, y con perspectivas diferentes

Se trata de la misma explosión de una supernova, pero un equipo de astrónomos de la Universidad de Copenhague la ha detectado ya en tres ocasiones diferentes. Y no solo eso, sino que predicen que volverán a verla, otra vez más, dentro de 16 años. El extraño fenómeno es posible gracias a un curioso efecto llamado ‘lente gravitacional’, predicho por Einstein hace ya un siglo y que es una consecuencia del hecho de que el espacio se curva en presencia de materia.

En esta ocasión, la enorme fuerza gravitatoria de MACS J0138, un cúmulo de lejanas galaxias, ha hecho que el espacio se curve tanto que la luz que procede de allí se dobla, y parece llegar hasta nosotros desde distintas direcciones. Por eso, los astrónomos han podido observar la misma estrella en explosiòn en tres lugares diferentes. Y predicen que volverán a verla en 2037. El estudio, que se acaba de publicar en ‘Nature Astronomy‘, brinda una ocasión única no solo para estudiar la supernova en sí, sino también la expansión del Universo en que vivimos.

Uno de los aspectos más fascinantes de la famosa teoría de la relatividad de Einstein es que en ella la gravedad ya no se describe como una fuerza, sino como una ‘curvatura’ del espacio mismo. Los objetos pesados curvan el espacio, de forma similar al que una bola de hierro curvaría la tensa superficie de una sábana, y eso hace que los planetas giren alrededor de las estrellas. Pero esa curvatura también dobla la trayectoria de los rayos de luz.

Por eso, las estructuras más pesadas del universo, los cúmulos de galaxias formados por cientos o miles ellas, pueden desviar la luz de otros objetos distantes que están detrás de ellas, y pueden hacerlo hasta el punto que las fuentes luminosas parecen estar en lugares muy diferentes de los que realmente ocupan.

Pero eso no es todo. En esas circunstancias, la luz que llega de lejos puede tomar varios caminos alrededor de un mismo cúmulo de galaxias, de forma que llega hasta nosotros en momentos diferentes. Y eso nos permite, si hay suerte, hacer dos o más avistamientos de la misma galaxia en diferentes lugares del cielo utilizando un potente telescopio.

Algunas de las rutas seguidas por la luz alrededor de un cúmulo de galaxias son más largas que otras y, por lo tanto, tardan más tiempo en llegar. Cuanto más lenta sea la ruta, más fuerte será la gravedad, otra asombrosa consecuencia de la relatividad. Por eso, esa luz llegará hasta los telescopios de forma escalonada y desde ángulos diferentes, aunque siempre mostrará la misma realidad.

Una ‘lupa’ cósmica

El efecto de lente gravitacional actúa como una lupa, y permite a los astrónomos ver objetos muy distantes como si estuvieran más cerca. Y ese mismo efecto ha permitido ahora a un equipo de astrónomos del Cosmic Dawn Center, un centro de investigación básica dirigido por el Instituto Niels Bohr de la Universidad de Copenhague y por la Universidad Técnica de Dinamarca, observar con el Telescopio Espacial Hubble una única galaxia en no menos de cuatro lugares diferentes en el cielo.

Al analizar los datos del Hubble, los investigadores observaron tres brillantes fuentes de luz en una galaxia de fondo que ya aparecían en un conjunto anterior de observaciones de 2016, pero que desaparecieron cuando el telescopio volvió a peinar el área en 2019. Esas tres fuentes resultaron ser varias imágenes de una sola estrella cuya vida terminó en una colosal explosión conocida como supernova.

“Una sola estrella explotó hace 10 mil millones de años, mucho antes de que se formara nuestro propio sol. El destello de luz de esa explosión nos acaba de llegar”, explica el profesor asociado Gabriel Brammer, del Cosmic Dawn Center, que dirigió el estudio junto a Steven Rodney de la Universidad de Carolina del Sur.

Bautizada como SN-Requiem, la supernova se puede ver en tres de las cuatro ‘imágenes reflejadas’ de la galaxia. Cada imagen muestra una vista diferente del desarrollo de la explosión. En las dos últimas imágenes, de hecho, la estrella aún no ha explotado. Pero, al examinar cómo estas imágenes están distorsionadas por el espacio curvo, en realidad es posible calcular cómo de ‘retrasadas’ están las fotografías.

Lo cual, además, ha permitido a los astrónomos hacer una predicción notable:

“La cuarta imagen de la galaxia tiene aproximadamente 21 años de retraso, lo que debería permitirnos ver la supernova explotar una vez más, en algún momento alrededor de 2037”, explica Gabriel Brammer.

La expansión del Universo

Si los astrónomos vuelven a presenciar la explosión de SN-Requiem en 2037, no solo se confirmará lo bien que comprendemos la gravedad, sino que también se arrojará luz sobre otro enigma cosmológico que ha surgido en los últimos años: la tasa de expansión del Universo.

Sabemos que el universo se está expandiendo, y que lo hace cada vez más deprisa. Sin embargo. los distintos métodos que se utilizan para medir el ritmo de esa expansión arrojan resultados diferentes. Existen discrepancias incluso cuando se tienen en cuenta las incertidumbres de medición. ¿Podrían nuestras técnicas de observación ser defectuosas o, lo que es más interesante, tendremos que revisar nuestra comprensión de la física y la cosmología fundamentales?

“Comprender la estructura del Universo será una de las principales prioridades científicas durante la próxima década -explica Brammer-. Los próximos estudios planificados abarcarán gran parte del cielo y se espera que revelen cientos de lentes gravitacionales raras con supernovas como SN Requiem. Las mediciones precisas de los retrasos de tales fuentes proporcionan datos únicos y fiables sobre la expansión cósmica, e incluso pueden ayudar a revelar las propiedades de la materia oscura y la energía oscura”.

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