James Webb lo confirma: supernovas son enormes fábricas de polvo

Las supernovas como fuentes impresionantes de polvo cósmico: Un estudio con el telescopio James Webb desvela la abundante producción de polvo estelar en explosiones estelares

Las estrellas moribundas llenan el universo de enormes cantidades de polvo, del que nacen nuevas estrellas y planetas.

El polvo es uno de los componentes básicos de muchas cosas en el universo, sobre todo de los planetas. De hecho, a medida que el polvo se extiende por el universo, trae consigo elementos esenciales que permiten que nuevos planetas vean la luz del día. Pero la procedencia exacta de este polvo cósmico es una cuestión que ha intrigado a los astrónomos durante décadas. Un nuevo estudio arroja ahora algo de luz al respecto.

Polvos de supernovas

En el pasado se ha sugerido que el polvo cósmico podría proceder de supernovas: estrellas moribundas en explosión. Después de que la estrella moribunda explote de forma espectacular, el gas restante se expande y enfría, creando polvo. 

“Sin embargo, hasta ahora las pruebas directas de este fenómeno eran escasas”, explica Melissa Shahbandeh, directora de la investigación y afiliada a la Universidad de Johns Hopkins. “Hasta ahora solo hemos podido estudiar el polvo en una supernova relativamente cercana, concretamente SN 1987A, que se encuentra a unos 170 000 años luz de la Tierra”. Que no tengamos más observaciones se explica fácilmente. “Cuando el gas se ha enfriado lo suficiente como para formar polvo, ese polvo solo es detectable en longitudes de onda del infrarrojo medio, siempre que el instrumento sea lo suficientemente sensible”, explica Shahbandeh.

Por ello, en un nuevo estudio, Shahbandeh y sus colegas decidieron recurrir a la ayuda del potente telescopio James Webb. En efecto, Webb está equipado con el Mid-Infrared Instrument, un instrumento muy sensible compuesto por un espectrógrafo y una cámara. Los investigadores se centraron en dos supernovas de tipo II distantes, SN 2004et y SN 2017eaw. Estas supernovas se encuentran en la galaxia espiral barrada NGC 6946, a unos 22 millones de años luz de distancia.

Más información sobre una supernova de tipo II

Una supernova de tipo II se produce cuando una estrella masiva (de entre 8 y 50 masas solares) se queda sin combustible nuclear, colapsa y explota en un violento estallido de energía y materia. Normalmente, estos fenómenos se observan en los brazos de las galaxias espirales, donde hay poblaciones de estrellas jóvenes y masivas, ya que estas son necesarias para que se produzca una supernova de tipo II. Bajo la influencia de la gravedad, el núcleo exterior de la estrella se colapsa a una velocidad increíble de hasta 250 millones de kilómetros por hora, es decir, a un 23 % de la velocidad de la luz. En apenas diez segundos, una explosión de este tipo libera tanta energía como la que genera el Sol durante sus diez mil millones de años de vida.

Las nuevas observaciones revelan que ambas supernovas arrojaron grandes cantidades de polvo. Así, los investigadores detectaron enormes montículos en las elecciones de estos objetos.

Enormes montones: fábrica de polvo

Y el polvo es realmente enorme. Cerca de SN 2004et, los investigadores llegaron a encontrar más de 5000 masas terrestres de polvo. “Se trata de la mayor masa de polvo detectada cerca de una supernova desde SN 1987A”, afirma el investigador Ori Fox. Y posiblemente esto sea solo la punta del iceberg. 

Aunque los potentes instrumentos de Webb pueden detectar polvo frío, podría haber pasado desapercibido polvo aún más frío, que irradia aún más hacia el espectro electromagnético y queda oculto a la vista por las capas exteriores de polvo.

En cualquier caso, el estudio demuestra de forma concluyente que las estrellas en explosión producen efectivamente enormes cantidades de polvo. Y esto confirma las sospechas de los astrónomos. De hecho, refuerza su teoría. Los astrónomos ya habían pensado que las supernovas podían producir polvo, pero la cuestión seguía siendo qué cantidad podía sobrevivir a los choques internos reflejados tras la explosión. Pero las enormes cantidades observadas ahora cerca de SN 2004et y SN 2017eaw sugieren que resiste sin problemas estas violentas ondas de choque. Esto demuestra que, después de todo, las supernovas son importantes fábricas de polvo.

Las supernovas 2004et y 2017eaw se observa polvo cósmico
Las imágenes de James Webb revelan grandes cantidades de polvo en las supernovas 2004et y 2017eaw. Estas supernovas se encuentran en la galaxia espiral barrada NGC 6946, a unos 22 millones de años luz de la Tierra. Imagen: NASA, ESA, CSA, Ori Fox (STScI), Melissa Shahbandeh (STScI), Alyssa Pagan (STScI)

Galaxias jóvenes y distantes

Esto significa que las estrellas moribundas llenan el universo de grandes cantidades de polvo cósmico, del que nacen nuevas estrellas y planetas. Esto también explica de dónde procede todo ese polvo de las primeras galaxias. De hecho, los astrónomos saben que las galaxias jóvenes y lejanas están llenas de polvo. Sin embargo, esas galaxias contienen muy pocas estrellas de masa media (como nuestro Sol) que podrían haber aportado esas cantidades. Pero es posible que abundaran estrellas más masivas y de vida más corta. Y cuando murieron, probablemente llenaron las galaxias de grandes cantidades de polvo. Esto sugiere que las supernovas también pueden haber desempeñado un papel clave en el suministro de polvo al universo primitivo.

Gracias a James Webb, los astrónomos han conseguido responder a otra importante pregunta cósmica. Y los hallazgos pueden ser el preludio de más. Por ejemplo, el estudio muestra cómo pueden estudiarse las supernovas y su producción de polvo utilizando Webb, allanando el camino para más investigaciones. “Por ejemplo, nos gustaría entender mejor qué nos dice este polvo sobre el núcleo de la estrella que explotó”, afirma Fox. “Gracias a nuestros resultados, creo que otros científicos en el futuro idearán formas innovadoras de observar estas supernovas polvorientas con más detalle”.

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