El Telescopio Espacial James Webb de la NASA identificó la fuente de un destello de luz superbrillante conocido como estallido de rayos gamma: una supernova que explotó cuando el universo tenía tan solo 730 millones de años. Las imágenes de alta resolución en el infrarrojo cercano del Webb también detectaron la galaxia anfitriona de la supernova.
Imagen: NASA, ESA, CSA, STScI, Andrew Levan (Universidad de Radboud); Procesamiento de imágenes: Alyssa Pagan (STScI)
El Telescopio Espacial James Webb de la NASA ha observado una supernova que explotó cuando el universo tenía tan solo 730 millones de años, la detección más temprana de este tipo hasta la fecha. Las nítidas imágenes del Webb en el infrarrojo cercano también permitieron a los astrónomos localizar la tenue galaxia anfitriona de la supernova. El telescopio realizó estas observaciones rápidas el 1 de julio para apoyar a un grupo internacional de telescopios que detectó un destello de luz superbrillante, conocido como estallido de rayos gamma, a mediados de marzo. Las misiones de la NASA forman parte de una red mundial en crecimiento que observa cambios fugaces en el cielo para resolver los misterios del funcionamiento del universo.
Con esta observación, el Webb también rompió su propio récord: la supernova que encabezó las listas de éxitos explotó cuando el universo tenía 1.800 millones de años.
“Solo el Webb pudo demostrar directamente que esta luz proviene de una supernova, una estrella masiva en colapso”, afirmó Andrew Levan, autor principal de uno de los dos nuevos artículos publicados en Astronomy and Astrophysics Letters y profesor de la Universidad Radboud en Nimega (Países Bajos) y de la Universidad de Warwick (Reino Unido). “Esta observación también demuestra que podemos usar el Webb para encontrar estrellas individuales cuando el universo tenía tan solo el 5% de su edad actual”.
Mientras que un estallido de rayos gamma suele durar de segundos a minutos, una supernova aumenta su brillo rápidamente durante varias semanas antes de atenuarse lentamente. En cambio, esta supernova aumentó su brillo durante meses. Al explotar tan temprano en la historia del universo, su luz se alargó a medida que el cosmos se expandía a lo largo de miles de millones de años. A medida que se alargue la luz, también se alargue el tiempo que tardan los eventos en desarrollarse. Las observaciones de Webb se tomaron intencionalmente tres meses y medio después del final del estallido de rayos gamma, ya que se esperaba que la supernova subyacente alcanzara su máximo brillo en ese momento.
“Webb proporcionó el seguimiento rápido y preciso que necesitábamos”, afirmó Benjamin Schneider, coautor e investigador postdoctoral del Laboratorio de Astrofísica de Marsella (Francia).
Los estallidos de rayos gamma son increíblemente raros. Los que duran unos pocos segundos pueden ser causados por la colisión de dos estrellas de neutrones o de una estrella de neutrones con un agujero negro. Estallidos más largos como este, que duró alrededor de 10 segundos, se suelen relacionar con la muerte explosiva de estrellas masivas.
Investigación inmediata y ágil de la fuente
La primera alerta sonó el 14 de marzo. La noticia del estallido de rayos gamma proveniente de una fuente muy distante provino de la misión SVOM (Monitor Espacial de Objetos Variables Astronómicos Multibanda), un telescopio franco-chino lanzado en 2024 y diseñado para detectar eventos fugaces.
En una hora y media, el Observatorio Neil Gehrels Swift de la NASA identificó la ubicación de la fuente de rayos X en el cielo. Esto permitió observaciones posteriores que determinarían la distancia del Webb.
Once horas después, el Telescopio Óptico Nórdico en las Islas Canarias se puso en cola y reveló un resplandor de un estallido de rayos gamma en luz infrarroja, lo que indica que el rayo gamma podría estar asociado con un objeto muy distante.
Cuatro horas más tarde, el Very Large Telescope del Observatorio Europeo Austral en Chile estimó que el objeto existía 730 millones de años después del Big Bang.
“Solo se han detectado unos pocos estallidos de rayos gamma en los últimos 50 años durante los primeros mil millones de años del universo”, afirmó Levan. “Este evento en particular es muy inusual y emocionante”.
Esta ilustración en dos partes representa la supernova GRB 250314A en su explosión y tres meses después, cuando Webb la observó. Webb confirmó que la supernova se produjo cuando el universo tenía tan solo 730 millones de años. Los cúmulos estelares en la parte superior izquierda representan su galaxia anfitriona.
Ilustración: NASA, ESA, CSA, STScI, Leah Hustak (STScI)
Sorprendentemente similar a las supernovas cercanas
Dado que esta es la supernova más temprana y lejana detectada hasta la fecha, los investigadores la compararon con lo que conocen con gran detalle: las supernovas modernas cercanas. Ambas resultaron ser muy similares, lo cual les sorprendió.
¿Por qué? Aún se sabe poco sobre los primeros mil millones de años del universo. Las estrellas primitivas probablemente contenían menos elementos pesados, eran más masivas y tenían vidas más cortas. También existieron durante la Era de la Reionización, cuando el gas entre las galaxias era en gran parte opaco a la luz de alta energía.
“Entramos con la mente abierta”, dijo Nial Tanvir, coautor y profesor de la Universidad de Leicester en el Reino Unido. “Y he aquí que el Webb demostró que esta supernova se ve exactamente igual que las supernovas modernas”. Antes de que los investigadores puedan determinar por qué una supernova tan temprana es similar a las supernovas cercanas, se necesitan más datos para identificar pequeñas diferencias.
Primer vistazo a la galaxia anfitriona de la supernova
“Las observaciones del Webb indican que esta galaxia distante es similar a otras galaxias que existieron al mismo tiempo”, afirmó Emeric Le Floc’h, coautor y astrónomo del CEA Paris-Saclay (Comisariado de Energía Atómica y Energías Alternativas) en Francia. Dado que la luz de la galaxia se difumina en unos pocos píxeles, lo que hace que parezca una mancha rojiza, lo que podemos aprender sobre ella aún es limitado. Verla es un gran avance.
Los investigadores ya han trazado planes para reincorporar al Webb al esfuerzo internacional por aprender más sobre los estallidos de rayos gamma emitidos por objetos en el universo primitivo. El equipo ha recibido autorización para observar eventos con el Webb y ahora tiene un nuevo objetivo: aprender más sobre las galaxias en el universo distante capturando el resplandor de los propios estallidos de rayos gamma. “Ese brillo permitirá a Webb ver más y nos dará una idea de la galaxia”, afirmó Levan.
Este equipo de investigación observó la supernova GRB 250314A con un programa de Tiempo Discrecional del Director de rápida respuesta.
El Telescopio Espacial James Webb es el principal observatorio de ciencia espacial del mundo. Webb resuelve misterios en nuestro sistema solar, observando mundos distantes alrededor de otras estrellas e investigando las misteriosas estructuras y orígenes de nuestro universo y nuestro lugar en él. Webb es un programa internacional liderado por la NASA con sus socios, la ESA (Agencia Espacial Europea) y la CSA (Agencia Espacial Canadiense).
Para obtener más información sobre Webb, visite https://science.nasa.gov/webb
Traducción no oficial con fines divulgativos del artículo original en Inglés.
Créditos: NASA