El astrónomo Ed Shaya estaba en su oficina mirando datos del telescopio espacial Kepler de la NASA en 2012 cuando notó algo inusual:la luz de una galaxia se había iluminado rápidamente en un 10 por ciento. El repentino golpe en la luz hizo que Shaya se emocionara instantáneamente. pero también nervioso. El efecto podría explicarse por la explosión masiva de una estrella (¡una supernova!) O, más preocupante, un error de computadora.

"Solo recuerdo ese día, sin saber si debo creerlo o no, "recuerda. En lugar de celebrar, el pensó, "¿Cometí un error? ¿Estoy haciendo todo esto mal?"

Las explosiones estelares forjan y distribuyen materiales que conforman el mundo en el que vivimos, y también contienen pistas sobre la rapidez con la que se expande el universo. Al comprender las supernovas, los científicos pueden desentrañar misterios que son la clave de lo que estamos hechos y el destino de nuestro universo. Pero para tener una idea completa, los científicos deben observar las supernovas desde una variedad de perspectivas, especialmente en los primeros momentos de la explosión. Eso es realmente difícil, no se sabe cuándo o dónde podría suceder una supernova.

Un pequeño grupo de astrónomos, incluyendo a Shaya, se dio cuenta de que Kepler podía ofrecer una nueva técnica para la caza de supernovas. Lanzado en 2009, Kepler es mejor conocido por haber descubierto miles de exoplanetas. Pero como un telescopio que mira fijamente parches únicos del espacio durante largos períodos de tiempo, Puede capturar un vasto tesoro de otros tesoros cósmicos, especialmente los que cambian rápidamente o aparecen y desaparecen de la vista. como supernovas.

"Kepler abrió una nueva forma de mirar el cielo, "dijo Jessie Dotson, Científico del proyecto de Kepler, con sede en el Centro de Investigación Ames de la NASA en Silicon Valley de California. "Fue diseñado para hacer una cosa realmente bien, que consistía en encontrar planetas alrededor de otras estrellas. Para poder hacer eso, tenía que ofrecer alta precisión, Datos continuos, lo que ha sido valioso para otras áreas de la astronomía ".

Originalmente, Shaya y sus colegas buscaban núcleos galácticos activos en sus datos de Kepler. Un núcleo galáctico activo es un área extremadamente brillante en el centro de una galaxia donde un voraz agujero negro está rodeado por un disco de gas caliente. Habían pensado en buscar supernovas, pero dado que las supernovas son eventos tan raros, no lo mencionaron en su propuesta. "Era demasiado dudoso, "Dijo Shaya.

Inseguro de si la señal de supernova que encontró era real, Shaya y su colega de la Universidad de Maryland, Robert Olling, pasaron meses desarrollando software para calibrar mejor los datos de Kepler, teniendo en cuenta las variaciones de temperatura y la orientación del instrumento. Todavía, la señal de supernova persistió. De hecho, encontraron cinco supernovas más en su muestra de Kepler de más de 400 galaxias. Cuando Olling mostró una de las señales a Armin Rest, que ahora es astrónomo en el Instituto de Ciencias del Telescopio Espacial en Baltlimore, Rest se quedó boquiabierto. "Empecé a babear, ", dijo. La puerta se había abierto a una nueva forma de rastrear y comprender las explosiones estelares.

Hoy dia, estos astrónomos son parte del Kepler Extra-Galactic Survey, una colaboración entre siete científicos en los Estados Unidos, Australia y Chile buscan supernovas y núcleos galácticos activos para explorar la física de nuestro universo. Hasta la fecha, han encontrado más de 20 supernovas utilizando datos de la nave espacial Kepler, incluyendo un tipo exótico informado por Rest en un nuevo estudio en Astronomía de la naturaleza . Actualmente, las observaciones en curso de Kepler están registrando muchos más.

"Tenemos algunas de las supernovas mejor entendidas, "dijo Brad Tucker, astrónomo del Observatorio del Monte Stromlo de la Universidad Nacional de Australia, que es parte de la Encuesta Extragaláctica Kepler.

¿Por qué nos preocupan las supernovas?

Un misterio de larga data en astrofísica es cómo y por qué las estrellas explotan de diferentes maneras. Un tipo de supernova ocurre cuando una densa, estrella muerta llamada enana blanca explota. Un segundo tipo ocurre cuando una sola estrella gigantesca se acerca al final de su vida, y su núcleo ya no puede resistir las fuerzas gravitacionales que actúan sobre él. Los detalles de estas categorías generales aún se están elaborando.

El primer tipo llamado "tipo Ia" (pronunciado como "una a") es especial porque el brillo intrínseco de cada una de estas supernovas es casi el mismo. Los astrónomos han utilizado esta propiedad estándar para medir la expansión del universo y encontraron que las supernovas más distantes eran menos brillantes de lo esperado. Esto indicó que estaban más lejos de lo que pensaban los científicos, a medida que la luz se extendía sobre el espacio en expansión. Esto demostró que el universo se está expandiendo a un ritmo acelerado y le valió a esos investigadores el Premio Nobel en 2011. La teoría principal es que una fuerza misteriosa llamada "energía oscura" está empujando todo en el universo aparte de todo lo demás. más y más rápido.

Pero a medida que los astrónomos encuentran cada vez más ejemplos de explosiones de tipo Ia, incluso con Kepler, se dan cuenta de que no todos son creados iguales. Si bien algunas de estas supernovas ocurren cuando una enana blanca le roba a su compañera demasiada materia, otros son el resultado de la fusión de dos enanas blancas. De hecho, las fusiones de enanas blancas pueden ser más comunes. Más investigaciones sobre supernovas con Kepler ayudarán a los astrónomos en una búsqueda para descubrir si los diferentes mecanismos de tipo Ia dan como resultado que algunas supernovas sean más brillantes que otras, lo que complicaría la forma en que se utilizan para medir la expansión del universo.

"Para tener una mejor idea de cómo restringir la energía oscura, tenemos que entender mejor cómo se forman estas supernovas de tipo Ia, "Descanso dijo.

Otro tipo de supernova la variedad de "colapso del núcleo", ocurre cuando una estrella masiva termina su vida en una explosión. Esto incluye supernovas "Tipo II". Estas supernovas tienen una onda de choque característica llamada "ruptura de choque, "que fue capturado por primera vez con luz óptica por Kepler. El equipo de Kepler Extra-Galactic Survey, dirigido por el miembro del equipo Peter Garnavich, profesor de astrofísica en la Universidad de Notre Dame en Indiana, vio esta ruptura de choque en 2011 datos de Kepler de una supernova llamada KSN 2011d, una explosión de una estrella aproximadamente 500 veces el tamaño de nuestro Sol. Asombrosamente, el equipo no encontró un estallido de choque en una supernova de tipo II más pequeña llamada KSN 2011a, cuya estrella era 300 veces el tamaño del Sol, pero en cambio encontró la supernova enclavada en una capa de polvo, sugiriendo que hay diversidad en explosiones estelares tipo II, también.

Los datos de Kepler han revelado otros misterios sobre las supernovas. El nuevo estudio dirigido por Rest in Nature Astronomy describe una supernova a partir de datos capturados por la misión extendida de Kepler, llamado K2, que alcanza su máximo brillo en poco más de dos días, aproximadamente 10 veces menos de lo que otros toman. Es el ejemplo más extremo conocido de una supernova "transitoria luminosa de rápida evolución" (FELT). Los FIELTRO son tan brillantes como la variedad tipo Ia, pero se elevan en menos de 10 días y se desvanecen en aproximadamente 30. Es posible que la estrella arrojara una densa capa de gas aproximadamente un año antes de la explosión, y cuando sucedió la supernova, material expulsado golpeó el caparazón. La energía liberada en esa colisión explicaría el rápido brillo.

¿Por qué Kepler?

Los telescopios de la Tierra ofrecen mucha información sobre la explosión de estrellas, pero solo durante períodos cortos de tiempo, y solo cuando el Sol se pone y el cielo está despejado, por lo que es difícil documentar los efectos "antes" y "después" de estas explosiones. Kepler, por otra parte, ofrece a los astrónomos la rara oportunidad de monitorear parches individuales de cielo continuamente durante meses, como la cámara del salpicadero de un coche que siempre está grabando. De hecho, la misión principal de Kepler, que se desarrolló entre 2009 y 2013, entregó cuatro años de observaciones del mismo campo de visión, tomar una foto cada 30 minutos. En la misión K2 ampliada, el telescopio mantiene la mirada fija durante unos tres meses.

Con telescopios terrestres, los astrónomos pueden saber el color de la supernova y cómo cambia con el tiempo, lo que les permite averiguar qué sustancias químicas están presentes en la explosión. La composición de la supernova ayuda a determinar el tipo de estrella que explotó. Kepler, por otra parte, revela cómo y por qué explota la estrella, y los detalles de cómo progresa la explosión. Usando los dos conjuntos de datos juntos, los astrónomos pueden obtener imágenes más completas del comportamiento de las supernovas que nunca.

Los planificadores de misiones de Kepler revivieron el telescopio en 2013, después del mal funcionamiento de la segunda de sus cuatro ruedas de reacción, dispositivos que ayudan a controlar la orientación de la nave espacial. En la configuración llamada K2, debe rotar cada tres meses aproximadamente, marcando "campañas" de observación. Los miembros del Kepler Extra-Galactic Survey argumentaron que en la misión K2, Kepler aún podía monitorear supernovas y otros exóticos, objetos astrofísicos distantes, además de exoplanetas.

Las posibilidades eran tan interesantes que el equipo de Kepler ideó dos campañas de observación de K2 especialmente útiles para coordinar estudios de supernovas con telescopios terrestres. Campaña 16, que comenzó el 7 de diciembre 2017, y terminó el 25 de febrero de 2018, incluido 9, 000 galaxias. Hay alrededor de 14, 000 en la campaña 17, que recién está comenzando ahora. En ambas campañas, Kepler mira en dirección a la Tierra para que los observadores en tierra puedan ver la misma porción de cielo que la nave espacial. Las campañas han entusiasmado a una comunidad de investigadores que pueden aprovechar esta rara coordinación entre Kepler y los telescopios en tierra.

Un posible avistamiento reciente enfureció a los astrónomos el domingo del Super Bowl de este año, incluso si no estuvieran en el juego. En ese "super" día, el All Sky Automated Survey for SuperNovae (ASASSN) informó de una supernova en la misma galaxia cercana que Kepler estaba monitoreando. Este es solo uno de los muchos eventos candidatos que los científicos están emocionados de seguir y quizás usar para comprender mejor los secretos del universo.

Algunas supernovas más pueden provenir del satélite de estudio de exoplanetas en tránsito de la NASA, (TESS) que se espera que se lance el 16 de abril. Mientras tanto, Los científicos tendrán mucho trabajo por delante una vez que reciban el conjunto de datos completo de las campañas centradas en supernovas de K2.

"Será un tesoro de información sobre supernovas en los próximos años, "Dijo Tucker.