Un grupo de investigadores ha explicado que, en 2037, se verá una supernova que ya ha sucedido en tres ocasiones diferentes. La observación no solo servirá para estudiar el fenómeno en más profundidad, también para estudiar la expansión del universo…

Una supernova repetida que se verá en 2037

Un grupo de investigadores, de la Universidad de Copenhague, ha logrado observar una supernova en tres lugares diferentes del firmamento. Algo posible gracias a la enorme gravedad de un cúmulo de galaxias lejano, que ha actuado como lente gravitacional. Apoyándose en las observaciones, pronostican que en 2037 veremos la cuarta imagen de la supernova. Por lo que se dispondrá de una gran oportunidad para profundizar en el estudio de las supernovas. Además, será también una buena oportunidad para seguir analizando la expansión del universo.

Una supernova se verá en 2037 por cuarta vez
La gravedad del cúmulo de galaxias MACS J0138 curva la luz hacia nosotros de varias maneras diferentes. En esta imagen se puede ver una comparación entre 2016 (y la supernova repetida tres veces) y 2019. Podría repetirse en 2037. Crédito: S. Rodney/G. Brammer/J. DePasquale/P. Laursen

¿Qué es lo que ha sucedido? La teoría de la relatividad de Einstein nos lo explica perfectamente. La gravedad curva el espacio. Esa curvatura es la que provoca que los planetas orbiten alrededor de las estrellas (que son más masivas). Pero también tiene la capacidad de desviar el recorrido que sigue la luz. Por lo que las estructuras más grandes del universo, los cúmulos de galaxias, pueden curvar el espacio de una forma muy pronunciada. Tanto que las galaxias lejanas, por detrás de ellos (desde nuestra perspectiva) pueden aparecer en otras posiciones.

Es decir, podemos ver esas galaxias en lugares donde en realidad no están. No solo eso, la luz puede tomar diferentes caminos al rodear un cúmulo de galaxias. Por lo que es posible observar varias imágenes, de una misma galaxia, en diferentes lugares. Algunas de esas rutas son más largas que las otras. Por lo que, naturalmente, esa luz tardará más tiempo en llegar hasta nosotros. Cuanto más lenta sea la ruta, mayor será la gravedad. Este efecto es el que ha permitido que se haya podido observar una supernova en tres ocasiones diferentes.

Una supernova repetida

Las observaciones han sido realizadas en la longitud de onda infrarroja, con la ayuda del telescopio Hubble. Al repasar los datos del telescopio, los investigadores identificaron tres fuentes de luz en una galaxia distante. Eran muy evidentes en varias observaciones de 2016. Sin embargo, cuando Hubble volvió a analizar esa misma región en 2019, esas fuentes de luz ya no estaban presentes. Se trataba de varias imágenes de una misma supernova. Calculan que se produjo hace unos 10 000 millones de años, mucho antes de la formación del Sol y el Sistema Solar.

La supernova, a la que han denominado SN-Requiem, se puede observar en tres de las cuatro imágenes de la galaxia distorsionada. Cada imagen, además, muestra un momento diferente del desarrollo de la supernova. En las dos últimas imágenes no ha explotado. Pero, al examinar cómo se distribuyen las galaxias en un cúmulo de galaxias, y cómo se distorsionan estas imágenes por la curvatura del espacio, se puede calcular cuál es el retraso de las imágenes. Es decir, cuánto tiempo se tardará en ver esos cambios.

Tanto es así, que los investigadores han anunciado que la cuarta imagen llega con 21 años de retraso y que, por tanto, esa supernova se verá (o debería) en algún momento en 2037. Si fuese así, no solo indicaría que la gravedad y su efecto se ha entendido a las mil maravillas. También serviría para intentar enfrentarse a uno de los grandes dilemas de la astronomía moderna. La aceleración de la expansión del universo ha resultado ser mucho más problemática de lo que se pensaba, al proporcionar dos valores diferentes, según la técnica empleada.

Una supernova en 2037 para explicar la aceleración de la expansión del universo

Los métodos que se utilizan para medir la aceleración de la expansión del universo no dan el mismo resultado. Incluso al tener en cuenta el margen de error de cada técnica, nos encontramos con que no hay forma alguna de encontrar un valor común a todas ellas. Es una señal de que algo no funciona bien, y de lo que se ha hablado en múltiples ocasiones. Aquí mismo, en Astrobitácora, ya nos hicimos eco de ello hace algún tiempo. Es posible que las técnicas empleadas no sean perfectas o que, en realidad, nuestra comprensión del cosmos sea incorrecta.

Esta imagen muestra el efecto de la lente gravitacional. La galaxia roja (en el centro) distorsiona la luz de una galaxia azul muchísimo más distante. Crédito: ESA/Hubble & NASA

La primera posibilidad podría parecer la más probable. Sin embargo, la cantidad de técnicas disponibles para medir la aceleración de la expansión del universo no deja de crecer. La discrepancia entre los valores obtenidos, sin embargo, no ha desaparecido. Por lo que queda la posibilidad de que, si no fuese por un problema con las técnicas, realmente falto algo importante que comprender respecto al cosmos. Este tipo de fenómenos, como una supernova observada por una lente gravitacional, pueden resultar muy útiles en este sentido.

Son una oportunidad para observar y entender la estructura del universo. En los próximos años, como explican los investigadores, con nuevos, y mejores, observatorios se espera poder obtener decenas o cientos de supernovas como SN-Requiem. Si se pueden medir con precisión, se tendrán más mediciones de la aceleración de la expansión del universo. Algo que podría ayudar a determinar, por ejemplo, las propiedades de la materia y la energía oscura. Juntos, no debemos olvidarlo, suponen el 95% de todo lo que compone el universo…

Estudio

El estudio es S. Rodney, G. Brammer, J. Pierel et al.; «A gravitationally lensed supernova with an observable two-decade time delay». Publicado en la revista Nature Astronomy el 13 de septiembre de 2021. Puede consultarse en este enlace.

Referencias: Phys