La reaparición retrasada de una supernova podría precisar la constante de Hubble

Una caminata serpenteante tomada por la luz de una supernova remota en la constelación de Cetus puede ayudar a los investigadores a precisar qué tan rápido se expande el universo, en un par de décadas más.

Hace unos 10 mil millones de años, una estrella explotó en una galaxia lejana llamada MRG-M0138. Parte de la luz de esa explosión encontró más tarde una lente gravitacional, un cúmulo de galaxias cuya gravedad envió la luz por múltiples caminos divergentes. En 2016, la supernova apareció en el cielo de la Tierra como tres puntos de luz distintos, cada uno de los cuales marcaba tres caminos diferentes que la luz tomó para llegar aquí.

Ahora, los investigadores predicen que la supernova volverá a aparecer a finales de la década de 2030. El retraso de tiempo, el más largo jamás visto desde una supernova con lentes gravitacionales, podría proporcionar una estimación más precisa de la distancia a la galaxia anfitriona de la supernova, informa el equipo el 13 de septiembre en Astronomía de la naturaleza. Y eso, a su vez, puede permitir a los astrónomos refinar las estimaciones de la constante de Hubble, el parámetro que describe qué tan rápido se expande el universo.

Los tres puntos de luz originales aparecieron en imágenes del Telescopio Espacial Hubble. “Fue puramente un accidente”, dice el astrónomo Steve Rodney de la Universidad de Carolina del Sur en Columbia. Tres años más tarde, cuando Hubble volvió a observar la galaxia, el astrónomo Gabriel Brammer de la Universidad de Copenhague descubrió que los tres puntos de luz habían desaparecido, lo que indica una supernova.

Al calcular cómo la gravedad del cúmulo intermedio altera el camino que toman los rayos de luz de la supernova, Rodney y sus colegas predicen que la supernova volverá a aparecer en 2037, más o menos un par de años. Alrededor de ese tiempo, Hubble puede arder en la atmósfera, por lo que el equipo de Rodney llama a la supernova «SN Requiem».

“Es un réquiem por una estrella moribunda y una especie de elegía al propio telescopio espacial Hubble”, dice Rodney. Un quinto punto de luz, demasiado débil para ser visto, también podría llegar alrededor de 2042, calcula el equipo.

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En otra imagen del Hubble del cúmulo de galaxias MACS J0138.0-2155, el cúmulo dividió la luz de una supernova en tres puntos, SN1, SN2 y SN3. Los otros dos puntos, SN4 y SN5, son predicciones de dónde aparecerá la luz de la supernova en los próximos años.S. Rodney et al/Astronomía de la naturaleza 2021

El retraso de tiempo previsto de 21 años, de 2016 a 2037, es un récord para una supernova. Por el contrario, la primera lente gravitacional jamás encontrada, imágenes gemelas de un cuásar detectado en 1979, tiene un retraso de solo 1,1 años (SN: 10/11/1979).

No todo el mundo está de acuerdo con el pronóstico de Rodney. «Es muy difícil predecir cuál será el retraso de tiempo», dice Rudolph Schild, astrofísico del Centro Harvard-Smithsonian de Astrofísica en Cambridge, Massachusetts, quien fue el primero en medir el retraso de tiempo del doble cuásar. La distribución de la materia oscura en la galaxia que alberga la supernova y el cúmulo que divide la luz de la supernova es tan incierta, dice Schild, que la próxima imagen de SN Requiem podría provenir de los años que el equipo de Rodney ha especificado.

En cualquier caso, cuando aparezca la imagen de la supernova, «sería una medida extraordinariamente precisa» del retraso, dice Patrick Kelly, astrónomo de la Universidad de Minnesota en Minneapolis, que no participó en el nuevo trabajo. Esto se debe a que la incertidumbre en la demora será mínima en comparación con la tremenda duración de la demora en sí.

Ese retraso, junto con una descripción precisa de cómo los rayos de luz se entrelazan a través del cúmulo de galaxias, podría afectar el debate sobre la constante de Hubble. Numéricamente, la constante de Hubble es la velocidad a la que una galaxia distante se aleja de nosotros dividida por la distancia a esa galaxia. Para una galaxia dada con una velocidad conocida, una distancia estimada más grande, por lo tanto, conduce a un número más bajo para la constante de Hubble.

Este número estuvo una vez en disputa por un factor de dos. Hoy el rango es mucho más estrecho, de 67 a 73 kilómetros por segundo por megaparsec. Pero esa propagación aún deja incierta la edad del universo. La edad frecuentemente citada de 13,8 mil millones de años corresponde a una constante de Hubble de 67,4. Pero si la constante de Hubble es más alta, entonces el universo podría ser unos mil millones de años más joven.

Cuanto más tarde en reaparecer SN Requiem, más lejos de la Tierra está la galaxia anfitriona, lo que significa una constante de Hubble más baja y un universo más antiguo. Entonces, si el debate sobre la constante de Hubble persiste en la década de 2030, la fecha exacta en que la supernova vuelve a la vida podría ayudar a resolver la disputa y concretar un parámetro cosmológico fundamental.

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