Un investigador del Departamento de Física de la Facultad de Ciencias de Virginia Tech comenzó a utilizar el Telescopio Espacial James Webb de la NASA para recopilar datos sobre la presencia de elementos pesados en las estrellas moribundas o supernovas que explotan.
Mientras el centro de operaciones de la misión con sede en Baltimore de James Webb transmite comandos al telescopio distante para recopilar observaciones sobre las supernovas a las que apunta Chris Ashall, su equipo en Virginia Tech estudiará los datos recopilados junto con más de otros científicos de todo el mundo como parte de la Colaboración de supernovas en el infrarrojo medio.
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“Casi todo lo que nos rodea proviene de estrellas moribundas”, dijo Ashall en un comunicado de prensa. Estamos hechos de polvo de estrellas. Poder estudiar ese hecho, de qué estamos hechos, en detalle, y comprender de dónde provienen los elementos que nos rodean, es realmente asombroso”.
Las estrellas producen elementos pesados a través del proceso de nucleosíntesis estelar. A medida que las estrellas se queman, mueren y explotan, en su interior tienen lugar reacciones termonucleares.
Las supernovas son uno de los lugares de mayor temperatura y mayor densidad del universo. El material de las estrellas arde y arde para formar elementos cada vez más pesados, desde el hidrógeno hasta el helio, desde el helio hasta el carbono, desde el carbono hasta el oxígeno, etc., pasando por la tabla periódica hasta el hierro.
Cuando las estrellas finalmente explotan, arrojan todo este material de regreso al universo a velocidades de hasta % de la velocidad de la luz para formar la próxima generación de estrellas y planetas. “Así es como el planeta y todo lo que nos rodea puede tener todos estos elementos pesados”, dijo Ashall. “Fueron hechos en estrellas moribundas.”
Está ampliamente aceptado que la mayoría de los elementos pesados del universo se forman mediante la nucleosíntesis estelar, pero Ashall quiere saber más: rastrear elementos particulares hasta las variedades de supernovas que existen y medir en qué niveles se producen esos elementos por la estrellas.
Buscando manganeso, cromo, cobalto y níquel
En su primer proyecto, el científico buscará elementos que se encuentran comúnmente en la Tierra, como manganeso, cromo, cobalto y níquel, enfocando el Telescopio James Webb en una supernova en particular: una enana blanca de tercera generación llamada SN2021aefx, que explotó hace un año en la galaxia espiral NGC1566, también conocida como la Bailarina Española.
Ashall utilizará el telescopio para recopilar datos de imágenes y espectroscopia sobre elementos dentro de SN2021aefx. La espectroscopia implica observar los espectros producidos por un material cuando interactúa o emite luz al dividir la luz en sus colores componentes, según la NASA.
“La espectroscopia nos informa sobre diferentes líneas elementales”, dijo el investigador. “Si hay una línea, sabemos que el elemento está ahí.”
El segundo proyecto de Ashall se centrará en la detección de monóxido de carbono y monóxido de silicio, también componentes básicos para la vida en el universo, en supernovas de colapso del núcleo.
Las supernovas de colapso del núcleo son estrellas moribundas masivas de más de ocho veces la masa de nuestro sol. Cuando estas estrellas mueren, colapsan sobre sí mismas y hacen una explosión más de 100 mil millones de veces más brillante que el sol.
Utilizando las observaciones realizadas por el telescopio espacial James Webb, Ashall trabajará no solo para obtener elementos pesados, sino también para investigar cuándo fueron expulsados por la explosión de la supernova.
“Cuando medimos estas líneas, podemos calcular las velocidades de la explosión”, dijo Ashall. “Entonces entenderemos qué tan rápido se arrojan estos elementos al universo”.
Comenzando con la única supernova de tipo Ia, Ashall espera construir una muestra de diferentes variedades de supernovas para producir estadísticas significativas sobre su papel como creadores de elementos.
“Si no encontramos esos elementos provenientes de las supernovas, entonces tenemos que reevaluar lo que sabemos sobre cómo mueren las estrellas y cómo se liberan estos elementos en el universo”, dijo el científico.
