17 de Septiembre de 2021
Astronomía

La futura reaparición de una supernova

En 2037 veremos en el cielo la cuarta imagen de una misma explosión estelar, debido al efecto de una lente gravitatoria.

En esta fotografía pueden apreciarse tres puntos brillantes que constituyen distintas imágenes de una misma supernova. Según los investigadores, en 2037 aparecerá una cuarta imagen. [STScI, Steve A. Rodney, Gabriel Brammer y Joseph DePasquale]

Las profecías sobre la aparición de nuevas estrellas en el firmamento suelen darse en un contexto mitológico. Ahora, sin embargo, un grupo de investigadores dirigido por Steven A. Rodney, de la Universidad de Carolina del Sur en Columbia, también ha probado suerte en este campo. El equipo ha anunciado en Nature Astronomy que una supernova se iluminará en torno al año 2037.

Sin embargo, esta predicción tiene truco: el equipo ya ha visto la explosión estelar, presumiblemente una supernova de tipo Ia. Tuvo lugar detrás de un cúmulo de galaxias que actúa como lente gravitatoria y crea varias imágenes de la explosión, las cuales se hacen visibles en distintos momentos. Ya han aparecido tres imágenes consecutivas de la supernova, pero para la cuarta aún faltan 16 años.

Y es seguro que habrá una cuarta, porque la supernova (bautizada como AT 2016jka o supernova Réquiem) tuvo lugar en la galaxia MRG-M0138, de la cual ya se han observado cuatro imágenes. Todas ellas han sido producidas por la gravedad de un cúmulo de galaxias relativamente cercano y situado en primer plano. Como si se tratara de una lente, el cúmulo curva alrededor suyo los rayos de luz emitidos por la galaxia, de modo que se forman varias imágenes en distintas posiciones.

La fuente de luz no era visible en las fotografías de 2019, pero los autores descubrieron que tres imágenes de ella aparecían de forma sucesiva (en un intervalo de menos de 200 días) en las fotografías de archivo de 2016. El hecho de que las imágenes surjan en momentos diferentes se debe simplemente a que la luz que las forma ha recorrido trayectorias de distinta longitud. Y es que un cúmulo de galaxias no es una lente perfecta, sino un objeto extendido que fuerza a los rayos de luz a describir intrincadas trayectorias curvas.

Comparación entre dos fotografías del cúmulo de galaxias MACS J0138 tomadas por el telescopio Hubble en 2016 y 2019. El cúmulo actúa como una lente gravitatoria y produce múltiples imágenes de una supernova lejana. En la fotografía de 2016 podemos distinguir tres imágenes de esa explosión estelar (<em>círculos</em>), las cuales ya no eran visibles en 2019. Los investigadores predicen que en 2037 aparecerá una cuarta imagen (<em>derecha, círculo superior</em>). [<a href="https://hubblesite.org/contents/media/images/2021/030/01F9KZX19D6BZJG86J3A3E8FW5?news=true">STScI, Steve A. Rodney, Gabriel Brammer y Joseph DePasquale</a>]

La luz correspondiente a la cuarta imagen es la que recorrerá más distancia, porque debe atravesar la parte central del cúmulo. Allí es donde hay una mayor densidad de materia, lo que obliga a la luz a cambiar de rumbo y la retrasa. Para averiguar cuánto tiempo tardará esa luz en llegar hasta nosotros, los investigadores modelizaron la distribución de masa del cúmulo de galaxias. Para realizar ese cálculo, además de la posición de la galaxia y de sus cuatro imágenes, utilizaron otra galaxia de fondo cuya luz también es desviada en varias direcciones por el cúmulo.

A partir de este análisis, el equipo no solo concluye que la cuarta imagen de la supernova podrá verse en torno al año 2037 (con un error de un par de años arriba o abajo), sino que también predice la aparición de una quinta imagen alrededor del año 2042, situada justo en el centro del cúmulo de galaxias. Sin embargo, esta última imagen probablemente será tan débil que no podremos distinguirla.

Este tipo de supernovas para las que se forman múltiples imágenes desplazadas en el tiempo podrían proporcionar información más precisa sobre la distribución de la materia oscura en los cúmulos de galaxias que actúan como lentes. Y eso podría servir para medir la tasa de expansión del universo o para investigar la naturaleza de la energía oscura. Pero hay una pega: el equipo estima que ello requeriría unas 100 supernovas que produjesen múltiples imágenes con retrasos medibles, y por el momento solo se conocen otras dos.

Lars Fischer

Referencia: «A gravitationally lensed supernova with an observable two-decade time delay», Steven A. Rodney et al. en Nature Astronomy, 13 de septiembre de 2021.

Más información en el sitio web del telescopio Hubble y en Nature.

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