Un equipo internacional de investigadores ha realizado nuevas observaciones de una supernova inusual y ha descubierto la explosión de la estrella más pobre en metales jamás observada.
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 muestran que las observaciones tanto de esta supernova como de la galaxia en la que fue descubierta son de baja metalicidad, lo que significa que carecen de elementos más pesados que el hidrógeno o el helio.
Debido a que los metales producidos en las supernovas informan sus propiedades, cómo evolucionan y mueren las estrellas, aprender más sobre su composición puede decir mucho a los astrónomos sobre el estado del universo cuando comenzó, especialmente porque no había metales en el momento de su nacimiento. , dijo Michael Tucker, autor principal del estudio y miembro del Centro de Cosmología y Física de Astropartículas de la Universidad Estatal de Ohio.
“Si eres alguien que quiere predecir cómo surgió la Vía Láctea, debes tener una buena idea de cómo las primeras estrellas en explosión sembraron la siguiente generación”, dijo Tuck. “Esto les da a los científicos un gran ejemplo para comprender 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 temprano. Gracias a ellos, los astrónomos saben que cuando las primeras galaxias eran pobres en metales, todas las galaxias grandes y brillantes cercanas a la Vía Láctea tuvieron mucho tiempo para explotar y aumentar su contenido de metales, dijo Tucker.
La cantidad de metales con los que impacta una supernova afecta a aspectos como el número de reacciones nucleares o el tiempo que permanece brillante su explosión. Esta es también una de las razones por las que incluso las estrellas de muy baja masa corren a veces el riesgo de colapsar en agujeros negros.
El estudio fue publicado recientemente Diario astrofísico.
Aunque el evento observado por el equipo de Tucker es sólo la segunda supernova encontrada con baja metalicidad, lo más inusual es su ubicación en relación con la Vía Láctea, dijo Tucker.
En general, cualquier supernova pobre en metales que los astrónomos esperan encontrar probablemente será demasiado pequeña para ser vista desde nuestra galaxia debido a lo lejos que se encuentran. Ahora, gracias a la llegada de instrumentos más potentes como el telescopio espacial James Webb de la NASA, detectar galaxias distantes pobres en metales se ha vuelto exponencialmente más fácil.
“No hay muchos lugares pobres en metales en el universo cercano, y antes del JWST, eran difíciles de encontrar”, dijo Tucker.
Pero ver 2023ufx resultó ser un feliz accidente para los investigadores. Las observaciones recientemente 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 permaneció constante durante unos 20 días antes de disminuir, mientras que el brillo de sus homólogas ricas en metales suele durar unos 100 días. El estudio también encontró que durante la explosión se expulsó una gran cantidad de material que se movía rápidamente, lo que sugiere que debió haber estado girando muy rápidamente cuando entró en erupción.
Este resultado sugiere que las estrellas pobres en metales que rotan rápidamente deben haber sido relativamente comunes en los primeros días del universo, dijo Tucker. La teoría de su equipo es que la supernova probablemente tenía un viento estelar débil (una corriente de partículas expulsadas de la atmósfera de la estrella) que le permitió 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 comportaban las supernovas en el universo primitivo.
“Si eres alguien que quiere predecir cómo se forman y evolucionan las galaxias, lo primero que quieres es tener una buena idea de cómo las primeras estrellas en explosión afectaron su región local”, dijo Tuck.
Las investigaciones futuras pueden tener como objetivo determinar si la supernova alguna vez fue más grande, simplemente porque era una estrella supermasiva, o si sus materiales fueron despojados por una compañera binaria aún no descubierta.
Hasta entonces, los investigadores tendrán que esperar a que haya más datos disponibles.
“Estamos tan temprano en la era JWST que todavía estamos descubriendo muchas cosas que no entendemos sobre las galaxias”, dijo Tucker. “La esperanza a largo plazo es que esta investigación sirva como punto de referencia para descubrimientos similares”.
Este trabajo fue apoyado por la Fundación Nacional de Ciencias, el Consejo Europeo de Investigación (ERC), el Premio al Investigador de Carrera Temprana del Consejo Australiano de Investigación (DECRA) y la NASA. Christopher S. Kochanek del estado de Ohio también fue coautor.