Una deslumbrante colección del Hubble de galaxias anfitrionas de supernovas
Abarcando desde 2003 hasta 2021, esta colección de imágenes del Telescopio Espacial Hubble de la NASA/ESA presenta galaxias que albergan variables Cefeidas y supernovas. Estos dos fenómenos celestes son herramientas cruciales utilizadas por los astrónomos para determinar la distancia astronómica y se han utilizado para refinar nuestra medición de la constante de Hubble, la tasa de expansión del Universo.
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| Abarcando desde 2003 hasta 2021, esta colección de imágenes del Telescopio Espacial Hubble de la NASA/ESA presenta galaxias que albergan variables Cefeidas y supernovas. Estos dos fenómenos celestes son herramientas cruciales utilizadas por los astrónomos para determinar la distancia astronómica y se han utilizado para refinar nuestra medición de la constante de Hubble, la tasa de expansión del Universo. Crédito: NASA, ESA |
Cada una de las imágenes de esta colección especial presenta una galaxia espiral que alberga variables Cefeidas y una clase especial de supernovas, dos fenómenos estelares notables que a primera vista no tienen mucho en común: las variables Cefeidas son estrellas pulsantes que se iluminan y las supernovas tenues y de tipo Ia son las explosiones catastróficas que marcan la agonía de una estrella enana blanca densa y caliente. Sin embargo, los astrónomos pueden utilizar ambos objetos estelares para medir la distancia a un objeto astronómico.
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| Aquí se muestra parte de la cautivadora galaxia NGC 2525. Ubicada a casi 70 millones de años luz de la Tierra, esta galaxia es parte de la constelación de Puppis en el hemisferio sur. Junto con las constelaciones de Carina y Vela, forma una imagen del Argo de la mitología griega antigua. A la izquierda, una supernova brillante es claramente visible en la imagen. La supernova se conoce formalmente como SN2018gv y fue detectada por primera vez a mediados de enero de 2018. El Telescopio Espacial Hubble de NASA / ESA capturó la supernova en NGC 2525 como parte de una de sus principales investigaciones; medir la tasa de expansión del Universo, lo que puede ayudar a responder preguntas fundamentales sobre la naturaleza misma de nuestro Universo. Supernovas como esta se pueden utilizar como cintas métricas cósmicas, lo que permite a los astrónomos calcular la distancia a sus galaxias. La ESA / Hubble ha publicado ahora un lapso de tiempo único de esta galaxia y su supernova que se desvanece. Crédito: ESA / Hubble & NASA, A. Riess y el equipo SH0ES, Reconocimiento: Mahdi Zamani. |
Establecer la distancia de un cuerpo celeste es un enorme desafío para los astrónomos; puede ser difícil distinguir entre objetos oscuros y relativamente cercanos a la Tierra y aquellos que son brillantes y distantes. Para ayudar a superar este desafío, los astrónomos han desarrollado lo que se conoce como la escala de distancia cósmica, una serie de métodos para determinar la distancia, organizados por las distancias relativas que pueden medir. Dos pasos importantes en esta escalera son las variables cefeidas y las supernovas: las variables cefeidas porque el período con el que pulsan se puede usar para calcular su distancia; y supernovas porque cada explosión de supernova de tipo Ia alcanza la misma luminosidad conocida, lo que significa que su brillo visto desde la Tierra puede usarse para derivar su distancia. Todas las galaxias presentadas en esta colección albergan variables Cefeidas y han tenido al menos una explosión de supernova de tipo Ia en los últimos 40 años. Una de las galaxias, NGC 2525, incluso contenía una supernova que fue capturada en tiempo real en un lapso de tiempo notable.
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| Las espirales están en esta temporada. Esta impresionante imagen del Telescopio Espacial Hubble de la NASA / ESA muestra la galaxia espiral NGC 5643 en la constelación de Lupus (El Lobo). Verse tan bien no es fácil; Treinta exposiciones diferentes, para un total de 9 horas de tiempo de observación, junto con la alta resolución y claridad del Hubble, fueron necesarias para producir una imagen de tan alto nivel de detalle y belleza. NGC 5643 está a unos 60 millones de años luz de la Tierra y ha sido el anfitrión de un evento de supernova reciente (no visible en esta última imagen). Esta supernova (2017cbv) fue un tipo específico en el que una enana blanca roba tanta masa de una estrella compañera que se vuelve inestable y explota. La explosión libera cantidades significativas de energía e ilumina esa parte de la galaxia. La observación fue propuesta por Adam Riess, quien fue galardonado con el Premio Nobel de Física 2011 por sus contribuciones al descubrimiento de la expansión acelerada del Universo, junto a Saul Perlmutter y Brian Schmidt. Crédito: ESA / Hubble y NASA, A. Riess et al. Reconocimiento: Mahdi Zaman. |
Incluso antes de su lanzamiento, uno de los principales objetivos científicos del Hubble era observar las variables Cefeidas y las supernovas. Estas observaciones pueden ayudar a medir la tasa de expansión del Universo, un valor que los astrónomos llaman la constante de Hubble. Generaciones de astrónomos han refinado este valor durante casi 30 años utilizando datos de más de 1000 horas de tiempo del Hubble. Más recientemente, un equipo de astrónomos llamado SH0ES [1] usó observaciones de todas las supernovas vistas por Hubble en los últimos 40 años, incluidas las de las galaxias que se muestran aquí, para determinar el valor de la constante de Hubble en 73,04 ± 1:04 kms. -1 Mpc-1 [2].
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| Este remolino estelar es una galaxia espiral llamada NCG 7329, que ha sido fotografiada por la cámara de campo amplio 3 del Hubble (WFC3). Crear una imagen colorida como esta usando un telescopio como el Hubble no es tan sencillo como apuntar y hacer clic en una cámara. Las cámaras comerciales normalmente intentarán captar tanta luz de todas las longitudes de onda visibles como sea posible, para crear las imágenes más vibrantes posibles. Por el contrario, las imágenes sin procesar recopiladas por el Hubble son siempre monocromáticas, porque los astrónomos normalmente quieren capturar rangos muy específicos de longitudes de onda de luz en cualquier momento, para hacer la ciencia mejor y más precisa posible. Para controlar qué longitudes de onda de luz se recopilarán, las cámaras del Hubble están equipadas con una amplia variedad de filtros, que solo permiten que ciertas longitudes de onda de luz lleguen a los CCD de las cámaras (un CCD es el sensor de luz de la cámara;¡las cámaras de los teléfonos también tienen CCD!). ¿Cómo son posibles las coloridas imágenes del Hubble dado que las imágenes sin procesar del Hubble son monocromáticas? Esto se logra combinando múltiples observaciones diferentes del mismo objeto, obtenidas usando diferentes filtros. Esta imagen, por ejemplo, se procesó a partir de las observaciones del Hubble realizadas utilizando cuatro filtros diferentes, cada uno de los cuales abarca una región diferente del espectro de luz, desde el ultravioleta hasta el óptico y el infrarrojo. Los artistas y procesadores de imágenes especializados pueden emitir juicios fundamentados sobre qué colores ópticos corresponden mejor a cada filtro utilizado. Luego, pueden colorear las imágenes tomadas con ese filtro en consecuencia. Finalmente, las imágenes tomadas con diferentes filtros se apilan juntas, ¡y listo! La colorida imagen de una galaxia distante está completa, con colores lo más representativos de la realidad como sea posible. Crédito: ESA / Hubble y NASA, A. Riess et al. |
“Para esto se construyó el Telescopio Espacial Hubble. Estás obteniendo la medida estándar para el Universo del estándar de oro de los telescopios”, dijo el premio Nobel Adam Riess de la Universidad Johns Hopkins en Baltimore, Maryland, quien dirige el equipo SH0ES. “Esta es la obra maestra del Hubble”.
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| Esta imagen del Telescopio Espacial Hubble de la NASA / ESA captura la galaxia espiral NGC 105, que se encuentra aproximadamente a 215 millones de años luz de distancia en la constelación de Piscis. Si bien parece que NGC 105 se está hundiendo en una colisión con una galaxia vecina, esto es solo el resultado de la alineación casual de los dos objetos en el cielo nocturno. El vecino alargado de NGC 105 es en realidad mucho más distante y sigue siendo relativamente desconocido para los astrónomos. Estas conjunciones engañosas ocurren con frecuencia en astronomía; por ejemplo, las estrellas en las constelaciones están a distancias muy diferentes de la Tierra y solo parecen formar patrones gracias a la alineación aleatoria de las estrellas que las componen. Las observaciones de la cámara de campo amplio 3 en esta imagen provienen de una vasta colección de mediciones del Hubble que examinan galaxias cercanas que contienen dos fenómenos astronómicos fascinantes: variables cefeidas y explosiones de supernovas cataclísmicas. Si bien estos dos fenómenos pueden parecer no relacionados, uno es una clase peculiar de estrellas pulsantes y el otro es la explosión causada por la catastrófica agonía final de la vida de una estrella masiva, ambos son utilizados por los astrónomos para un propósito muy particular: medir el vastas distancias a los objetos astronómicos. Tanto las cefeidas como las supernovas tienen luminosidades muy predecibles, lo que significa que los astrónomos pueden decir con precisión qué tan brillantes son. Al medir qué tan brillantes parecen cuando se observan desde la Tierra, estas "velas estándar" pueden proporcionar mediciones de distancia confiables. NGC 105 contiene variables de supernovas y cefeidas, lo que brinda a los astrónomos una valiosa oportunidad para calibrar las dos técnicas de medición de distancia entre sí. Recientemente, los astrónomos analizaron cuidadosamente las distancias a una muestra de galaxias, incluida NGC 105, para medir qué tan rápido se está expandiendo el Universo, un valor conocido como la constante de Hubble. Sus resultados no concuerdan con las predicciones del modelo cosmológico más ampliamente aceptado, y su análisis muestra que solo hay una posibilidad entre un millón de que esta discrepancia haya sido causada por errores de medición. Esta discrepancia entre las mediciones de galaxias y las predicciones cosmológicas ha sido una fuente de consternación de larga data para los astrónomos, y estos hallazgos recientes brindan nueva evidencia persuasiva de que algo está mal o falta en nuestro modelo estándar de cosmología. Crédito: ESA / Hubble y NASA, D. Jones, A. Riess et al., Reconocimiento: R. Colombari |
Curiosamente, la tasa de expansión determinada a partir de los datos de observación de los telescopios es significativamente diferente del valor predicho por nuestro actual modelo cosmológico estándar del Universo. La riqueza de los datos del Hubble significa que es muy poco probable que esto haya sucedido por una selección casual de observaciones engañosas.
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| Esta imagen muestra la galaxia espiral NGC 3254, observada con la cámara de campo amplio 3 del Hubble (WFC3). WFC3 tiene la capacidad de observar luz ultravioleta, visible e infrarroja cercana, y esta imagen es una combinación de observaciones tomadas en el visible y el infrarrojo. En esta imagen, NGC 3254 parece una típica galaxia espiral, vista de lado. Sin embargo, NGC 3254 tiene un secreto fascinante que se oculta a plena vista: es una galaxia Seyfert, lo que significa que tiene un núcleo extraordinariamente activo, conocido como núcleo galáctico activo, que libera tanta energía como el resto de la galaxia. juntos. Las galaxias Seyfert no son raras: se cree que alrededor del 10% de todas las galaxias son galaxias Seyfert. Pertenecen a la clase de "galaxias activas": galaxias que tienen agujeros negros supermasivos en sus centros que están acumulando material activamente, que libera grandes cantidades de radiación a medida que se acumula. Hay un segundo tipo de galaxia activa, mucho más activa, que se conoce como cuásar. Los núcleos activos de las galaxias Seyfert, como NGC 3254, son más brillantes cuando se observan con luz fuera del espectro visible. En otras longitudes de onda, esta imagen se vería muy diferente, con el núcleo de la galaxia brillando extremadamente brillante. Crédito: ESA / Hubble y NASA, A. Riess et al. |
La amplia colección de galaxias cefeidas variables y que albergan supernovas observadas por el Hubble se seleccionaron en seis propuestas diferentes para observar el tiempo con el telescopio [3]. Si bien estas propuestas fueron parte de la búsqueda de una década del Hubble para medir con precisión la tasa de expansión del Universo, las observaciones también produjeron una serie de hermosos retratos galácticos, como los de NGC 5643, NGC 7329 y NGC 3254. ha aparecido en Hubble Pictures of the Week y otros lanzamientos, incluidos NGC 691, NGC 1559, NGC 2525, NGC 2608 y NGC 3147.
Notas
[1] SH0ES significa "Supernova, H0, para la ecuación del estado de la energía oscura"
[2] Las unidades de la constante de Hubble, kms-1 Mpc-1, son kilómetros por segundo por megaparsec. Si multiplicas la distancia a un objeto astronómico en megaparsecs por la constante de Hubble, obtienes la velocidad a la que ese objeto se aleja de la Tierra como resultado de la expansión del Universo.
[3] La demanda de tiempo de observación con Hubble sigue siendo extremadamente alta, incluso después de más de 30 años desde el lanzamiento del telescopio, y para asegurar el tiempo, los astrónomos deben justificar en una propuesta por escrito por qué su trabajo será útil e importante para el comunidad astronómica.
Más información
El Telescopio Espacial Hubble es un proyecto de cooperación internacional entre la ESA y la NASA.
La lista completa de galaxias fotografiadas arriba que albergan variables cefeidas y supernovas consta de: NGC 691, NGC 1559, NGC 2525, NGC 2608, NGC 3147, NGC 3583, NGC 5468, NGC 5643, NGC 5861, NGC 7541, Mrk 1337, NGC 4680, NGC 5728, NGC 7329, NGC 7678, M101, NGC 1015, NGC 1309, NGC 1365, NGC 1448, NGC 3021, NGC 3370, NGC 3447, NGC 4424, NGC 5917, NGC 7250, UGC 19 , NGC 3982, NGC 4536, NGC 4639, NGC 5584, Las Galaxias de las Antenas, NGC 2442, NGC 3972, NGC 105 y NGC 3254.
El equipo de astrónomos SH0ES en este estudio está formado por Adam G. Riess (Instituto de Ciencias del Telescopio Espacial y Departamento de Física y Astronomía, Universidad Johns Hopkins), Wenlong Yuan (Departamento de Física y Astronomía, Universidad Johns Hopkins), Lucas M. Macri (Instituto George P. y Cynthia W. Mitchell de Física Fundamental y Astronomía, Universidad de Texas A&M), Dan Scolnic (Departamento de Física, Universidad de Duke), Dillon Brout (Centro de Astrofísica, Harvard y Smithsonian), Stefano Casertano (Ciencia del Telescopio Espacial Institute), David O. Jones (Departamento de Astronomía y Astrofísica, Universidad de California, Santa Cruz), Yukei Murakami (Departamento de Física y Astronomía, Universidad Johns Hopkins), Louise Breuval (Departamento de Física y Astronomía, Universidad Johns Hopkins), Thomas G. Brink (Departamento de Astronomía, Universidad de California, Berkeley), Alexei V. Filippenko (Departamento de Astronomía, Universidad de California, Berkeley y Miller Institute for Basic Res de Ciencias, Universidad de California, Berkeley), Samantha Hoffmann (Instituto de Ciencias del Telescopio Espacial), Saurabh W. Jha (Departamento de Física y Astronomía, Rutgers, Universidad Estatal de Nueva Jersey), W. D'arcy Kenworthy (Departamento de Física y Astronomía, Universidad Johns Hopkins), John Mackenty (Instituto de Ciencias del Telescopio Espacial), Benjamin E. Stahl (Departamento de Astronomía, Universidad de California, Berkeley) y Weikang Zheng (Departamento de Astronomía, Universidad de California, Berkeley).
Crédito de la imagen: NASA, ESA
Enlaces
Contactos
Betania Downer
Director de Comunicaciones Científicas de ESA/Hubble
Correo electrónico: Bethany.Downer@esahubble.org
• Publicado en ESA/Hubble el 19 de mayo del 2022, enlace publicación.
