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Un equipo de astrónomos ha usado los ecos de luz como una máquina del tiempo para desenterrar los secretos de uno de los sucesos más relevantes de la historia de la astronomía: una explosión estelar que se divisó desde la Tierra hace más de 400 años. Un equipo internacional encabezado por Oliver Krause, del Instituto Max Planck de Astronomía, Alemania, ha utilizado una nube galáctica como si se tratara de un «espejo» interestelar, y ha analizado la misma luz que pasó por la Tierra en el siglo XVI. Así han determinado por vez primera el tipo exacto al que perteneció aquella explosión. El Observatorio de Calar Alto ha contribuido a este descubrimiento y los resultados aparecen publicados en la revista científica Nature, en el número del 4 de diciembre de 2008.
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| Tycho Brahe observa la supernova por primera vez. Grabado del libro Astronomie Populaire de Camille Flammarion (1872). |
Una estrella nueva y brillante apareció en el cielo a principios de noviembre de 1572. El astro nuevo brillaba más que todas las demás estrellas y llegaba a ser visible incluso a plena luz del día. La observaron multitud de astrónomos en todo el mundo, y contribuyó a alterar para siempre nuestra compresión del universo. Las medidas precisas de la posición de aquella estrella efectuadas por el científico español Jerónimo Muñoz, profesor en la Universidad de Valencia, y por el astrónomo danés Tycho Brahe, mostraron que el objeto estaba situado mucho más allá de la Luna. Esto entraba en conflicto con la tradición aristotélica que había dominado el pensamiento occidental durante casi 2000 años. El suceso de 1572 supuso un hito en la historia de la ciencia y en la actualidad se conoce como la supernova de Tycho.
Supernovas de diferentes tipos
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Grabado del libro De Stella Nova de Tycho Brahe (1573) mostrando la ubicación de la estrella nueva en la constelación de Casiopea. |
Los astrónomos del siglo XVI no sabían qué tipo de estrella habían observado. Hubo que esperar hasta 1940 para que se concluyera que tuvo que tratarse de una supernova, una explosión que despedaza una estrella al final de su vida. La categoría general de las supernovas abarca las explosiones estelares más intensas. Pero no todas las supernovas son del mismo tipo. Algunas de ellas están relacionadas con el colapso súbito de estrellas muy masivas al final de sus vidas, las supernovas de tipo II. Otras explosiones se producen en procesos de interacción cataclísmica entre los miembros de un sistema estelar binario. Las más importantes de este grupo son las supernovas del tipo denominado Ia, en las que el astro que estalla es una enana blanca.
Ecos de luz para sondear supernovas históricas
La supernova de Tycho se observó desde la Tierra en 1572. ¿Demasiado pronto como para aplicar a su estudio las herramientas de la astronomía moderna? En realidad, no: un equipo internacional de investigación ha aplicado la técnica de los ecos de luz para analizar hoy parte de la luz procedente de aquel antiguo cataclismo observado por Muñoz, Brahe y otros hace más de 430 años. Los fotones que venían directos desde la supernova pasaron por la Tierra en 1572 y se propagan por el espacio formando una esfera en expansión permanente. Cuando esa luz golpea una nube de polvo y gas situada a un lado (vista sobre el cielo) de la supernova, algunos fotones se reflejan hacia nosotros y nos alcanzan con un cierto retardo. Pensemos en una piedra que cae a un estanque tranquilo: las ondas que produce se propagan de manera uniforme hacia fuera, hasta que encuentran a su paso un obstáculo, por ejemplo un pilar. El encuentro con el pilar genera ondas nuevas que se alejan de él. Un observador situado al borde del estanque vería llegar primero las ondas directas causadas por la piedra, pero poco después recibiría también las ondas reflejadas en el pilar.
El equipo de Krause ha usado una nube galáctica como un «espejo» interestelar, y así han re-observado la misma luz que se contempló en la Tierra en el siglo XVI (poco antes de que se inventara el telescopio), pero con los recursos disponibles en observatorios modernos como Calar Alto o Subaru. Se trata de una situación similar a la de la supernova Cassiopeia A, analizada por este mismo equipo de investigación con un método análogo. La supernova de 1572 yace también en la constelación de Casiopea y a una distancia parecida: alrededor de 11 000 años-luz del Sistema Solar. Por lo tanto, la explosión sucedió realmente hace más de 11 000 años.
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Imagen multi-banda del remanente de la supernova de Tycho, compuesta a partir de imágenes tomadas con el telescopio de 3.5 m de Calar Alto y la cámara Omega 2000 (infrarrojo), el telescopio espacial Spitzer (infrarrojo) y el telescopio espacial Chandra (rayos X). |
El análisis espectral del eco de luz muestra la huella de los átomos presentes en la explosión. Se detecta silicio, pero no hidrógeno, la prueba de que la supernova de Tycho se debió a la explosión de una estrella enana blanca. Todas las supernovas de tipo Ia presentan casi la misma luminosidad intrínseca, lo que las hace muy útiles como sondas cosmológicas para medir las grandes distancias que median entre las galaxias en la inmensidad del cosmos. La observación de supernovas de tipo Ia en otras galaxias condujo al descubrimiento de que la expansión del universo se produce con un ritmo acelerado, lo que sugiere la existencia de la misteriosa energía oscura que desconcierta a la comunidad astronómica y plantea un desafío a la física fundamental desde hace más de una década.
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El telescopio Zeiss de 3.5 m del Observatorio de Calar Alto. |
A pesar de su importancia aún hay muchos detalles de las supernovas de tipo Ia que no se comprenden. Todas las supernovas recientes de este tipo se han producido en galaxias externas. Para describir la física de estos procesos con el mayor grado de detalle sería ideal observar una de ellas en nuestra propia Galaxia: y esto es lo que se ha logrado ahora con el estudio efectuado por el equipo de Krause. Los resultados no solo clasifican la supernova de Tycho como perteneciente al tiipo Ia, sino que proporcionan además una gran cantidad de información nueva. En palabras de Oliver Krause, «Hemos mostrado que la supernova de 1572 fue un evento normal del tipo Ia pero con indicios de explosión no esférica. Esto impone restricciones nuevas a los modelos de explosión, que ahora pueden compararse en gran detalle con observaciones tanto de la propia explosión como de su remanente». Los datos nuevos incluyen la clasificación exacta del suceso, así como estimaciones nuevas de la potencia de la explosión, su geometría y una medida independiente de su distancia.
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| El telescopio Zeiss de 2.2 m del Observatorio de Calar Alto. |
Un trabajo internacional
Así, observaciones efectuadas en el siglo XXI se suman a la relación de datos compilados por Jerónimo Muñoz en su Libro del nuevo cometa en 1573, y por Tycho Brahe en su opúsculo De Stella Nova, así como por otros observadores del pasado. Parte de las observaciones se efectuaron en Calar Alto (España) en agosto y setiembre de 2008 tanto con el telescopio de 2.2 m como con el de 3.5 m de este observatorio. Luego se obtuvieron datos en Hawái (EE UU) con el telescopio japonés Subaru. Los resultados de estos estudios se han publicado en la revista científica Nature, en el número del 4 de diciembre de 2008. Firman el artículo Oliver Krause (Max-Planck-Institut für Astronomie, Instituto Max Planck de Astronomía, Alemania), con los siguientes coautores: Masaomi Tanaka (東京大学, Universidad de Tokio, Japón), Tomonori Usuda (国立天文台, Observatorio Astronómico Nacional de Japón), Takashi Hattori (misma institución), Miwa Goto (Max-Planck-Institut für Astronomy, Instituto Max Planck de Astronomía, Alemania), Stephan Birkmann (misma institución y European Space Agency, Agencia Espacial Europea), y Ken'ichi Nomoto (東京大学, Universidad de Tokio, Japón).
Información adicional:
Ecos de luz de la supernova de Tycho Brahe: animación que muestra la evolución de los ecos de luz procedentes de la explosión de la supernova. Instituto Max Planck de Astronomía.
Nota de prensa del Instituto Max Planck de Astronomía en inglés y en alemán.
Nota de prensa del telescopio Subaru (en inglés).
Imágenes en alta resolución:
Imagen multi-banda del remanente de la supernova de Tycho, compuesta a partir de imágenes tomadas con el telescopio de 3.5 m de Calar Alto y la cámara Omega 2000 (infrarrojo), el telescopio espacial Spitzer (infrarrojo) y el telescopio espacial Chandra (rayos X). (892 kB)
El telescopio Zeiss de 3.5 m del Observatorio de Calar Alto. (846 kB)
El telescopio Zeiss de 2.2 m del Observatorio de Calar Alto. (1.8 MB)
© Observatorio de Calar Alto, diciembre 2008