Los investigadores que utilizan el Telescopio Espacial James Webb de la NASA han hecho grandes avances en la confirmación de la fuente de polvo en las primeras galaxias. Las observaciones de dos supernovas de Tipo II, Supernova 2004et (SN 2004et) y Supernova 2017eaw (SN 2017eaw), han revelado grandes cantidades de polvo dentro de la eyección de cada uno de estos objetos. La masa encontrada por los investigadores apoya la teoría de que las supernovas desempeñaron un papel clave en el suministro de polvo al universo temprano.
Créditos: NASA, ESA, CSA, Ori Fox (STScI), Melissa Shahbandeh (STScI), Alyssa Pagan (STScI)
El polvo es un bloque de construcción para muchas cosas en nuestro universo, planetas en particular. A medida que el polvo de las estrellas moribundas se propaga por el espacio, lleva elementos esenciales para ayudar a dar a luz a la próxima generación de estrellas y sus planetas. De dónde viene ese polvo ha desconcertado a los astrónomos durante décadas. Una fuente importante de polvo cósmico podrían ser las supernovas: después de que la estrella moribunda explota, su gas sobrante se expande y se enfría para crear polvo.
"La evidencia directa de este fenómeno ha sido escasa hasta este punto, y nuestras capacidades solo nos permiten estudiar la población de polvo en una supernova relativamente cercana hasta la fecha: la supernova 1987A, a 170.000 años luz de distancia de la Tierra", dijo la autora principal Melissa Shahbandeh de la Universidad Johns Hopkins y el Instituto de Ciencia del Telescopio Espacial en Baltimore, Maryland. "Cuando el gas se enfría lo suficiente como para formar polvo, ese polvo solo es detectable en longitudes de onda del infrarrojo medio siempre que tenga suficiente sensibilidad".
Para supernovas más distantes que SN 1987A como SN 2004et y SN 2017eaw, ambas en NGC 6946 a unos 22 millones de años luz de distancia, esa combinación de cobertura de longitud de onda y sensibilidad exquisita solo se puede obtener con el MIRI ( Mid-Infrared Instrument) de Webb.
Créditos: KPNO, NOIRLab de NSF, AURA, Alyssa Pagan (STScI)
Otro resultado particularmente intrigante de su estudio no es solo la detección de polvo, sino la cantidad de polvo detectado en esta etapa temprana de la vida de la supernova. En SN 2004et, los investigadores encontraron más de 5.000 masas terrestres de polvo.
"Cuando se observa el cálculo de cuánto polvo estamos viendo especialmente en SN 2004et, rivaliza con las mediciones en SN 1987A, y es solo una fracción de la edad", agregó el líder del programa Ori Fox del Instituto de Ciencia del Telescopio Espacial. "Es la masa de polvo más alta detectada en supernovas desde SN 1987A".
Las observaciones han demostrado a los astrónomos que las galaxias jóvenes y distantes están llenas de polvo, pero estas galaxias no tienen la edad suficiente para que las estrellas de masa intermedia, como el Sol, hayan suministrado el polvo a medida que envejecen. Las estrellas más masivas y de corta vida podrían haber muerto lo suficientemente pronto y en cantidades lo suficientemente grandes como para crear tanto polvo.
Si bien los astrónomos han confirmado que las supernovas producen polvo, la pregunta ha persistido sobre cuánto de ese polvo puede sobrevivir a los choques internos que reverberan después de la explosión. Ver esta cantidad de polvo en esta etapa de la vida de SN 2004et y SN 2017eaw sugiere que el polvo puede sobrevivir a la onda de choque, evidencia de que las supernovas realmente son fábricas de polvo importantes después de todo.
Los investigadores también señalan que las estimaciones actuales de la masa pueden ser la punta del iceberg. Si bien Webb ha permitido a los investigadores medir el polvo más frío que nunca, puede haber polvo más frío y no detectado que irradia aún más en el espectro electromagnético que permanece oscurecido por las capas más externas de polvo.
Los investigadores enfatizaron que los nuevos hallazgos también son solo un indicio de las nuevas capacidades de investigación sobre las supernovas y su producción de polvo utilizando Webb, y lo que eso puede decirnos sobre las estrellas de las que provienen.
"Hay una creciente emoción por entender lo que este polvo también implica sobre el núcleo de la estrella que explotó", dijo Fox. "Después de observar estos hallazgos particulares, creo que nuestros colegas investigadores van a pensar en formas innovadoras de trabajar con estas supernovas polvorientas en el futuro".