Descoberta una nova font de pols a l’univers: les supernoves de tipus Ia

• Un equip d’astrònoms ha monitorat la supernova SN 2018evt durant tres anys amb telescopis espacials i terrestres
• Aquestes supernoves podrien explicar almenys part de la pols present en les galàxies el·líptiques
• Investigadors de l’IEEC a l’Institut de Ciències de l’Espai participen en l’estudi publicat a Nature Astronomy

La pols còsmica és molt similar a la pols de la Terra: uns grups de molècules que s’han condensat i queden atrapats junts en un gra. Un equip internacional d’astrònoms, entre els quals hi ha investigadors  de l’Institut d’Estudis Espacials de Catalunya (IEEC) a l’Institut de Ciències de l’Espai (ICE-CSIC), ha descobert una font de pols a l’univers fins ara desconeguda: una supernova de tipus Ia que interactua amb el gas del seu entorn.

Els resultats són rellevants perquè durant molt de temps la naturalesa exacta de la creació de pols a l’univers ha estat un misteri. L’estudi publicat avui a Nature Astronomy ha estat liderat pel Dr. Lingzhi Wang, investigador associat del Centre Sud-americà d’Astronomia de l’Acadèmia Xinesa de Ciències (CASSACA), amb la col·laboració d’astrònoms de la Xina, els Estats Units d’Amèrica, Xile, el Regne Unit i Espanya. Entre ells, Lluís Galbany i Tomás Müller Bravo, investigadors de l’IEEC a l’ICE-CSIC, que van aportar dades a l’estudi, a més de participar en l’anàlisi.

«Inicialment, aquesta supernova no va captar la nostra atenció i vam perdre momentàniament l’interès al cap de pocs dies de la nostra campanya d’observació quan va desaparèixer temporalment darrere del Sol. No obstant això, sorprenentment, quan va reaparèixer uns mesos després, no només continuava sent detectable, sinó que era significativament més brillant del previst. Va ser en aquell moment quan ens vam adonar que estava passant una cosa realment extraordinària», afirma l’investigador Lluís Galbany.

Se sap que les supernoves tenen un paper important en la formació de pols i, fins ara, la formació de pols només s’ha observat en supernoves de col·lapse del nucli (o de tipus II), que són explosions d’estrelles massives. Atès que les supernoves de col·lapse del nucli no ocorren en galàxies el·líptiques, la naturalesa de la creació de pols en elles continua sent difícil de determinar. Aquestes galàxies no estan organitzades en un patró espiral com la Via Làctia, sinó que són eixams gegants d’estrelles. Aquest estudi assenyala que les supernoves termonuclears de tipus Ia, que consisteixen en l’explosió d’un estel nan blanc en un sistema binari amb una altra estrella, poden donar una explicació a una quantitat significativa de pols en aquestes galàxies.

Els investigadors van fer seguiment de la supernova SN 2018evt durant més de tres anys utilitzant instal·lacions espacials com l’Spitzer Space Telescope de la NASA i les missions NEOWISE, així com instal·lacions terrestres com la xarxa global de telescopis de l’Observatori Las Cumbres i altres instal·lacions a la Xina, Amèrica del Sud i Austràlia. Els investigadors de l’ICE-CSIC i de l’IEEC van col·laborar monitorant les dades del New Technology Telescope (NTT) a La Silla (Xile), com a part de la col·laboració ePESSTO+. També van monitorar la supernova fent ús de la càmera ANDICAM (A Novel Dual Imaging CAMera), que va estar muntada al telescopi SMARTS d’1,3 metres a Cerro Tololo (Xile).

Observacions en l’infraroig

L’equip va descobrir que la supernova es topava amb material prèviament desprès per una o les dues estrelles del sistema binari abans que explotés el nan blanc. La supernova va enviar una ona de xoc a aquest gas preexistent. Com que l’equip va monitorar la supernova durant més de mil dies, va poder detectar que la seva llum va començar a atenuar-se precipitadament a les longituds d’ona òptiques que els nostres ulls poden veure i que després va començar a brillar més a l’infraroig. Aquest és un senyal revelador que s’estava creant pols al gas circumestel·lar en refredar-se, després de l’onada de xoc de la supernova que el va travessar.

«Com que el gas i la pols emeten llum infraroja, les observacions en aquestes longituds d’ona són fonamentals per a aquest tipus d’estudis», afirma Tomás E. Müller Bravo. «Tanmateix, malgrat el seguiment en infraroig d’altres supernoves termonuclears, la detecció de la formació de pols en aquests fenòmens va continuar sent difícil. Per això ens va sorprendre aquest descobriment», afegeix.

«Els orígens de la pols còsmica han estat durant molt de temps un misteri. Aquesta recerca marca la primera detecció d’un procés ràpid i significatiu de formació de pols a la supernova termonuclear que interactua amb el gas circumestel·lar», va comentar Lingzhi Wang, primer autor d’aquest estudi.

L’estudi va estimar que aquest esdeveniment de supernova deu haver creat una gran quantitat de pols, més de l’1% de la massa del Sol. A mesura que la supernova es refreda, la quantitat de pols creada hauria d’augmentar, potser, unes deu vegades. Si bé aquestes fàbriques de pols no són tan nombroses ni tan eficients com les supernoves de col·lapse del nucli, hi pot haver suficients supernoves termonuclears interactuant amb el seu entorn per ser una font significativa o fins i tot dominant de pols a les galàxies el·líptiques.

Nota de premsa feta en col·laboració amb l’Institut de Ciències de l’Espai (ICE-CSIC).

Aquesta recerca es presenta en un article titulat «Newly Formed Dust within the Circumstellar Environment of SNIa-CSM 2018evt», de Wang, L. et al., que apareixerà a la revista Nature Astronomy el 9 de febrer de 2024. DOI:10.1038/s41550-024-02197-9.

• IEEC
• ICE-CSIC
• CASSACA

Contactes

Sobre l'IEEC

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 més 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 del sector públic sense ànim de lucre, fundada el febrer de 1996. Està regit per un Patronat compost per la Generalitat de Catalunya, la Universitat de Barcelona (UB), la Universitat Autònoma de Barcelona (UAB), la Universitat Politècnica de Catalunya · BarcelonaTech (UPC), i el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC). L’IEEC és també un centre CERCA (Centres de Recerca de Catalunya).