Científics detecten una supernova de tipus Ia des del mateix moment del seu naixement

Aquestes observacions representen un pas molt important en la comprensió d’aquest tipus de supernoves i permeten distingir entre diferents models d’explosió.

Els resultats de l’estudi, en què participa l’investigador de l’Institut de Ciències de l'Espai (ICE-CSIC) i membre de l’IEEC Lluís Galbany, s’han publicat a la revista Nature Astronomy.

Un equip internacional liderat per investigadors del Dunlap Institute de la University of Toronto ha dut a terme la detecció més primerenca d’una supernova de tipus Ia, i és que els científics han pogut observar-la des del mateix moment del seu naixement. L’estudi compta amb la participació de l'investigador de l'Institut de Ciències de l'Espai (ICE-CSIC) i membre de l’Institut d’Estudis Espacials de Catalunya (IEEC) Lluís Galbany, i els seus resultats s’han publicat a la revista científica Nature Astronomy.

La supernova observada, anomenada SN 2018aoz, és una supernova de tipus Ia que va explotar el 29 de març de 2018. Les supernoves són explosions estel·lars molt lluminoses i energètiques, que tenen lloc al final de la vida de les estrelles. Entre aquestes, les supernoves de tipus Ia són explosions termonuclears de nans blancs en sistemes binaris, i conformen la varietat de supernoves observades més comuna. Són de vital importància per comprendre l’origen dels metalls i l’expansió accelerada de l'Univers. Malgrat la seva importància, encara resten moltes preguntes pendents de respondre sobre els seus orígens, ja que els mecanismes d’explosió de les supernoves de tipus la continuen sent objecte de debat entre la comunitat científica.

La ràpida detecció de la SN 2018aoz es va dur a terme gràcies a la Xarxa de Telescopis de Microlents de Corea (KMTNet, Korea Microlensing Telescope Network). Es tracta d’una xarxa que consta de tres telescopis ubicats a l'hemisferi sud, amb emplaçaments a Xile, Sud-àfrica i Austràlia. L’equip científic va poder detectar la SN 2018aoz a partir d’una hora després de la seva primera llum, fet que suposa la detecció multibanda més primerenca d’una supernova de tipus Ia duta a terme fins ara. A més a més, també s’ha pogut obtenir informació del seu naixement, fet que resulta crucial per desvetllar com va tenir lloc l'explosió.

L'ICE-CSIC ha contribuït a l’estudi amb observacions a l’infraroig realitzades des de l'Observatorio Interamericano de Cerro Tololo, a Xile, mitjançant l’instrument ANDICAM (de l’anglès ‘A Novel Dual Imaging CAMera’) del telescopi SMARTS. «La SN 2018aoz forma part d’un conjunt de supernoves de tipus Ia que estàvem observant en infraroig per tal de mesurar distàncies a les seves galàxies i així poder determinar el ritme d’expansió de l’Univers local», explica el Dr. Galbany. «Aquesta SN era la més propera de les que estàvem seguint —i a més va resultar ser la més brillant del 2018—, així que vam planejar observar-la amb més freqüència. Tan bon punt els nostres col·laboradors canadencs ens van notificar el descobriment tan primerenc, vam decidir fer-ne un seguiment més detallat», comenta.

Un ràpid envermelliment de la llum en les primeres hores

La SN 2018aoz suposa la detecció més primerenca d’una supernova de tipus Ia feta fins ara. Però la seva detecció és més aviat feble, atès que des que la supernova va explotar fins que va arribar al màxim de llum emesa van passar entre dues i tres setmanes. Les dades obtingudes revelen una concentració de metalls —de la família del ferro— a la capa més externa del material expulsat per la supernova. Això posa de manifest un ràpid envermelliment de la seva llum, és a dir, una absorció temporal de la seva llum més blava, durant les dotze primeres hores de la vida de la supernova.

Aquest descobriment indica que les explosions normals de supernoves de tipus Ia podrien iniciar-se a causa de la combustió de material a la superfície de l’estrella moribunda o per un procés de barreja extrem que fa que els elements més pesats de l'interior emergin cap a la superfície. Aquestes observacions són una fita molt important en la comprensió de com exploten les supernoves de tipus Ia. A més, aquestes dades tan primerenques permeten distingir entre diferents models d'explosió de les supernoves de tipus Ia, ja que els resultats semblen indicar que el model que explica millor les observacions és un de ‘doble detonació’, segons el qual l’esclat de la capa més externa d’un nan blanc provocaria una ona de xoc amb energia suficient per provocar una altra detonació al centre de l’estrella.

Nota de premsa realitzada en col·laboració amb l’Institut de Ciències de l’Espai (ICE-CSIC) i l’Oficina de Comunicació de la Delegació a Catalunya del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC).

Imatge principal

Llegenda: Remanent de la supernova de tipus Ia Kepler, la famosa explosió que va ser descoberta per Johannes Kepler el 1604.
Crèdits: NASA / CXC / Univ. of Texas at Arlington / M. Millard et al.

Enllaços
– IEEC
– ICE-CSIC
– Dunlap Institute
– KMTNet
 
Més informació

Aquesta recerca es presenta en un article titulat «Infant-phase reddening by surface Fe-peak elements in a normal type Ia supernova», de Ni, Y.Q. et al., que va aparèixer a la revista Nature Astronomy el 17 de febrer del 2022. 

L’Institut d’Estudis Espacials de Catalunya (IEEC) promou i coordina la recerca i el desenvolupament tecnològic espacial a Catalunya en benefici de la societat. L’IEEC fomenta les col·laboracions tant a nivell local com mundial, i és un eficient agent de transferència de coneixement, innovació i tecnologia.  Com a resultat de 25 anys de recerca d’alta qualitat, duta a terme en col·laboració amb les principals organitzacions internacionals, l’IEEC es troba entre els millors centres d’investigació internacionals centrats en àrees com: l’astrofísica, la cosmologia, les ciències planetàries i l’observació de la Terra. La divisió d’enginyeria de l’IEEC desenvolupa instrumentació per a projectes terrestres i espacials, i té una àmplia experiència treballant amb organitzacions privades i públiques del sector aeroespacial així com altres sectors d’innovació.  
 
L’IEEC és una fundació privada sense ànim de lucre regida per un Patronat compost per la Generalitat de Catalunya i unes altres quatre institucions amb una unitat científica cadascuna, que en conjunt constitueixen el nucli de l’activitat d’I+D de l’IEEC: la Universitat de Barcelona (UB) amb la unitat científica ICCUB – Institut de Ciències del Cosmos; la Universitat Autònoma de Barcelona (UAB) amb la unitat científica CERES – Centre d’Estudis i Recerca Espacials; la Universitat Politècnica de Catalunya · BarcelonaTech (UPC) amb la unitat científica CTE – Grup de Recerca en Ciències i Tecnologies de l’Espai; i el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) amb la unitat científica ICE – Institut de Ciències de l’Espai. L’IEEC és un centre CERCA (Centres de Recerca de Catalunya).

Contactes

Oficina de Comunicació de l'IEEC
Barcelona, Espanya
Ana Montaner i Rosa Rodríguez
Correu electrònic: comunicacio@ieec.cat 

Autor Principal a l’IEEC
Barcelona, Espanya
Lluís Galbany
Institut de Ciències de l’Espai (ICE-CSIC)
Institut d’Estudis Espacials de Catalunya (IEEC)
Correu electrònic: lgalbany@ieec.cat, lgalbany@ice.csic.es