Gaia descubre su primera supernova
Data: 12 Setembre 2014
Enllaç Original: ESA webpage
Al barrer el cel par a mesurar posicions i moviments de les estrelles de la nostra galàxia, Gaia ha descobert la seva primera explosió estel·lar en un altra galàxia molt, molt llunyana.
Visió artística de una supernova tipo Ia – la explosión de una enana blanca que forma un sistema binario con una estrella compañera.
Aunque otros tipos de supernovas son el resultado de la explosión de estrellas masivas, varias veces más masivas que el Sol, Las supernovas tipo Ia son el resultado final de sus contrapartes menos masivas. Estrellas de baja masa, con masas parecidas a la del Sol, terminan sus vidas suavemente, inflando y perdiendo sus capas externas y dejando como resultado una enana blanca compacta. Debido a su gran densidad, enanas blancas pueden ejercer una fuerte atracción en una estrella compañera cercana, acretando masa de ella hasta que la enana blanca alcanza una masa critica que entonces produce una explosión violenta.
Crédito: ESA/ATG medialab/C. Carreau
Este poderoso acontecimiento, ahora bajo el nombre de Gaia14aaa, tuvo lugar en una galaxia distante unos 500 millones de años-luz, y se dio a conocer gracias a un incremento repentino del brillo de la galaxia entre dos observaciones de Gaia separadas por un mes.
Gaia, que empezó sus medidas científicas el 25 de julio, barre repetidamente el cielo entero de forma que cada una de las mil millones de estrellas en el catálogo final se observará en media unas 70 veces en el periodo de cinco años.
“Este tipo de mapa con medidas repetidas es muy útil para el estudio de la naturaleza cambiante del cielo” comenta Simon Hodgkin del Instituto de Astronomía en Cambridge (Reino Unido).
Muchas fuentes astronómicas son variables: algunas exhiben un patrón regular, con una periodicidad creciente y brillo decreciente, mientras que otras pueden sufrir cambios dramáticos y repentinos.
“A medida que Gaia vuelve a los distintos trozos del cielo una y otra vez, tenemos la oportunidad de reconocer miles de ‘estrellas invitadas’ en el tapiz celestial” afirma el Dr Hodgkin. “Estas fuentes transitorias son indicadores de algunos de los fenómenos más poderosos en el Universo, como esta supernova.”
El Dr Hodgkin es parte del equipo de Alertas Científicas de Gaia, que incluye astrónomos de las Universidades de Cambridge (Reino Unido) y Warsaw (Polonia), que se dedican a combinar los barridos buscando cambios inesperados.
No tardó mucho en aparecer la primera ‘anomalía’ en la forma de un pico de luz repentino que llegaba de una galaxia distante, detectado el 30 de agosto. La misma galaxia aparecía mucho más débil cuando Gaia la observó primero justo un mes antes.
Curva de luz de la galaxia SDSS J132102.26+453223.8 obtenida con Gaia. Muestra la evolución en el tiempo del brillo de la galaxia. El brillo se indica en el eje vertical; valores de la magnitud más pequeños indican mayor brillo.
La curva de luz muestra cómo la galaxia aumenta significativamente su brillo entre las dos observaciones consecutivas de Gaia debido a la explosión estelar, o supernova, bautizada como Gaia14aaa. Esta es la primera supernova descubierta con Gaia. Los puntos y barras de error en la esquina inferior izquierda pertenecen a la primera, hecha el 31 de julio de 2014, y son semejantes a otras observaciones anteriores de la misma galaxia hechas con otros telescopios. Los puntos y barras de error de la esquina superior derecha pertenecen a la segunda observación, el 30 de agosto de 2014, y revelan un crecimiento repentino de casi dos magnitudes (aproximadamente un factor 6).
Usando datos de Gaia y de otros telescopios, los astrónomos confirmaron que Gaia14aaa es una supernova tipo Ia, la explosión de una enana blanca en un sistema binario causada por la acreción de materia de su estrella compañera.
Créditos: ESA/Gaia/DPAC/Z. Kostrzewa-Rutkowska (Warsaw University Astronomical Observatory) & G. Rixon (Institute of Astronomy, Cambridge)
“Pensamos inmediatamente que debía ser una supernova, pero necesitamos más pruebas para reclamar el descubrimiento,” explica Łukasz Wyrzykowski del Observatorio Astronómico de la Universidad de Warsaw (Polonia).
Otros acontecimientos cósmicos de gran potencia podrían parecerse a una supernova en una galaxia distante, como podrían ser las llamaradas causadas por un agujero negro supermasivo devorando materia en el centro de una galaxia.
Sin embargo, en Gaia14aaa, la posición del punto de luz brillante estaba ligeramente separado del centro de la galaxia, lo que sugería que era poco probable que estuviera relacionado con el agujero negro central.
Por eso, los astrónomos buscaron más información en la luz de esta nueva fuente. Además de medir la posición y brillo de estrellas y galaxias, Gaia también produce un espectro con la luz dispersada En realidad, Gaia utiliza dos prismas en las regiones de longitudes de onda rojas y azules produciendo un espectro de baja resolución que permite a los astrónomos buscar huellas de los distintos elementos químicos presentes en la fuente de esa luz.
“En el espectro de esta fuente, podíamos ver la presencia de hierro y otros elementos químicos que se encuentran en las supernovas,” dice Nadejda Blagorodnova, estudiante de doctorado en el Instituto de Astronomía en Cambridge.
Espectros de baja resolución obtenidos con el instrumento fotométrico de Gaia de la explosión estelar, o supernova.
Los astrónomos usando Gaia descubrieron que una fuente había incrementado significativamente su brillo entre dos observaciones consecutivas, del 31 de julio de 2014 y del 30 de agosto de 2014, respectivamente. El aumento en brillo estuvo causado por una supernova, bautizada como Gaia14aaa. Esta es la primera supernova descubierta por Gaia.
El instrumento fotométrico dispersa la luz de una fuente astronómica creando un espectro. En realidad, Gaia utiliza dos prismas que cubren longitudes de onda rojas y azules para producir un espectro de baja resolución que permite a los astrónomos buscar huellas de los distintos elementos químicos presentes en la fuente de esa luz.
En la mitad izquierda del gráfico se ve la luz del fotómetro azul, y la del fotómetro rojo en la parte derecha. El eje horizontal indica la posición de los pixeles en cada uno de los dos fotómetros. La posición del pixel nos da una indicación aproximada de la longitud de onda, con el fotómetro azul recibiendo luz de longitudes de onda cortas (330–680 nanometros), y el rojo de longitudes de onda largas (640–1050 nanometros). En el eje vertical se indica la intensidad de luz registrada en cada pixel. El salto en el centro del gráfico es un efecto instrumental.
Este espectro de baja resolución contiene pistas de la naturaleza de la fuente transitoria. La parte azul del espectro aparece significativamente más brillante que la roja, como se espera de una supernova tipo Ia – la explosión de una enana blanca en un sistema binario causada por la acreción de materia de su compañera. La presencia de líneas de absorción del hierro, azufre, oxigeno y calcio (indicados en el gráfico) es también lo esperado para una supernova tipo Ia.
Los astrónomos siguieron esta fuente con el telescopio Isaac Newton (INT) en La Palma, en las islas Canarias, obteniendo un esprecto de alta resolución Esto ayudó a confirmar que la explosión correspondía a una supernova tipo Ia y además produjo una estimación de su distancia, como prueba de que ocurrió en la galaxia donde se observó.
Créditos: ESA/Gaia/DPAC/N. Blagorodnova, M. Fraser, H. Campbell, A. Hall (Institute of Astronomy, Cambridge)
Además, la parte azul del espectro aparece significativamente más brillante que la roja, como se espera de una supernova. Y no de cualquier supernova: los astrónomos ya sospechaban que debía tratarse de unasupernova tipo Ia – la explosión de una enana blanca en un sistema binario con una estrella compañera.
Aunque otros tipos de supernovas son el resultado de la explosión de estrellas masivas, varias veces más masivas que el Sol, Las supernovas tipo Ia son el resultado final de sus contrapartes menos masivas.
Estrellas de baja masa, con masas parecidas a la del Sol, terminan sus vidas suavemente, inflando y perdiendo sus capas externas y dejando como resultado una enana blanca compacta. Debido a su gran densidad, enanas blancas pueden ejercer una fuerte atracción en una estrella compañera cercana, acretando masa de ella hasta que la enana blanca alcanza una masa critica que entonces produce una explosión violenta.
Para confirmar la naturaleza de esta supernova, los astrónomos complementaron los datos de Gaia con más observaciones desde tierra, usando el telescopio Isaac Newton (INT) y el telescopio robótico Liverpool en La Palma, en las islas Canarias.
Esta imagen muestra la supernova Gaia14aaa vista el 10 de septiembre de 2014 con el telescopio robótico Liverpool en La Palma en las islas Canarias. Esta es una supernova tipo Ia – la explosión de una enana blanca en un sistema binario con una estrella compañera – y fue descubierta en los datos tomados por el satélite Gaia de la ESA el 30 de agosto.
En el panel de la izquierda, la imagen del telescopio Liverpool muestra tanto la supernova Gaia14aaa como su galaxia anfitriona que se llama SDSS J132102.26+453223.8 y que se encuentra a unos 500 millones de años-luz. En esta imagen se ve que la supernova es ligeramente desplazada respecto al centro de la galaxia.
En el panel central se muestra una imagen de la misma galaxia, tomada por el Sloan Digital Sky Survey, años antes de que la explosión de Gaia14aaa se observara desde la Tierra.
El panel derecha se obtiene de sustraer la segunda imagen, que contiene la luz emitida por la galaxia, de la primera imagen, que muestra tanto la galaxia como su supernova. La diferencia entre las dos imágenes nos enseña claramente la apariencia de Gaia14aaa.
Las imágenes se tomaron usando el filtro i’, que corresponde a la longitud de onda del rojo y del infrarrojo cercano.
Crédito: M. Fraser/S. Hodgkin/L. Wyrzykowski/H. Campbell/N. Blagorodnova/Z. Kostrzewa-Rutkowska/Liverpool Telescope/SDSS
Un espectro de alta resolución, obtenido el 3 de septiembre con el INT, confirmó no sólo que la explosión correspondía a una supernova tipo Ia, sino también facilitó una estimación de su distancia como prueba de que ocurrió en la galaxia donde se observó.
“Esta es la primera supernova de lo que esperamos sea una larga serie de descubrimientos con Gaia,” afirma Timo Prusti, el científico jefe del proyecto Gaia de la ESA.
Las supernovas son acontecimientos raros de los que sólo ocurren un par de explosiones cada cien años en una galaxia típica. Pero no son tan raras en el cielo, si tenemos en cuenta los cientos de miles de millones de galaxias que pueblan el Universo.
Los astrónomos en el equipo de Alertas Científicas están todavía aprendiendo de los datos, probando y optimizando su software de detecciones. En pocos meses, esperan que Gaia empiece a descubrir unas tres supernovas nuevas cada día.
Además de supernovas, Gaia descubrirá miles de fuentes transitorias de otros tipos – explosiones estelares en escalas más pequeñas que las supernovas, llamaradas de estrellas jóvenes naciendo, explosiones causadas por un agujero negro devorando una estrella cercana y posiblemente algunos fenómenos completamente nuevos que no se han observado antes.
“El cielo está plagado de fuentes de luz peculiares y estamos deseando encontrarlas con Gaia en los próximos años,” concluyó el Dr Prusti.
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