Una supernova extraordinaria que no es tan brillante

Una supernova descubierta en 2010 resultó ser tan extremadamente brillante que los científicos que la descubrieron incluso propusieron un nuevo tipo de estas explosiones de estrellas moribundas con la propiedad de ser superluminosas. Otros sospecharon que la supernova PS1-10afx no era en sí misma tan excepcional: si un objeto masivo (como una galaxia o un agujero negro) estuviera en la línea de visión entre la Tierra y la supernova, se produciría un efecto de lente gravitacional que amplificaría la luz de aquella explosión estelar sin que en realidad fuera tan superpotente. Había que esperar a que se fuera apagando la supernova para comprobarlo, y las observaciones que se han hecho después confirman la segunda hipótesis, la de la lente gravitacional que hace que la explosión resulte 30 veces más luminosa. Así que la PS1-10afx es una supernova estándar de tipo Ia cuya luz, en su viaje hacia la Tierra, se encontró una galaxia interpuesta.

El 31 de agosto de 2010 se descubrió en el cielo, desde un telescopio en Hawái, la supernova PS1-10afx, situada en una galaxia a una distancia de unos 9.000 millones de años luz de la Tierra. Por sus características (color y curva de luz, o evolución de su brillo en el tiempo) era de tipo Ia, una clase de explosiones estelares con un pico de brillo similar independientemente de donde se produzcan en el universo. Pero la de ese día era 30 veces más luminosa, lo que sorprendió a los astrónomos. “En general, las poco corrientes supernovas más brillantes que las de tipo Ia suelen tener temperaturas superiores y curvas de luz inferiores, así que haría falta nueva física para explicar la PS1-10afx como una supernova intrínsecamente luminosa”, señala Robert Quimby, científico del Instituto Kavli de Física y Matemáticas del Universo (Japón). Él sospechaba que de esa rara característica de la explosión estelar de 2010 era responsable otro objeto celeste, entonces invisible, y que provocaría la amplificación de la luz por lente gravitacional, una predicción de la Teoría de la Relatividad General de Einstein.

Una supernova se produce cuando una estrella mucho más masiva que el Sol ha quemado todo su combustible nuclear, se hace inestable y colapsa generando una explosión gigantesca que lanza al espacio ingentes cantidades de materia. Su brillo llega a ser superior al de la galaxia que la aloja. Luego se va apagando.

“PS1-10afx se parecía mucho a una supernova de tipo Ia solo que demasiado brillante”, señala Quimby en un comunicado de la Universidad de Tokio, en la que está inscrito el Instituto Kavli. Pero para comprobar esa normalidad de la explosión estelar y demostrar que el efecto de lente gravitacional estaba actuando en este caso, los científicos tenían que esperar a que la explosión se fuera apagando. Quimby y sus colegas recurrieron entonces al telescopio de 10 metros de diámetro Keck I, en Hawái para buscar el cuerpo interpuesto que podría estar amplificando la luz de la supernova.

El efecto de lente gravitacional se debe a que la masa curva la luz: una gran masa curva el espacio-tiempo, de manera que la luz que pase cerca sigue una o varias trayectorias curvas. En el caso de la supernova, su luz, en su viaje en dirección a la Tierra, se curva en torno a una galaxia que hay en su camino y se multiplican e intensifican sus imágenes. Cuanto más masivo es el objeto interpuesto más potente será el efecto y más intensas aparecerán su imagen o imágenes en el telescopio que la capta. “Si hay una galaxia masiva delante de PS1-10afx, esta puede curvar el espacio-tiempo formando imágenes magnificadas de la supernova”, explica Quimby.

Pero la supuesta galaxia interpuesta no aparecía en las observaciones porque es demasiado apagada en comparación con la luminosidad de la de la supernova. “Resulta que la galaxia de la PS1-10afx es más brillante que la de produce el efecto de lente, así que la luz de esta última sencillamente se perdía en el resplandor de la otra”, puntualiza el investigador del Kavli. Para confirmar el hallazgo, tal y como publican Quimby y sus colegas en la revista Science esta semana, apuntaron el telescopio Keck I hacia el lugar donde explotó la supernova y, en los datos espectroscópicos de la luz, descubrieron los dos picos esperados correspondientes a las dos galaxias.

Las supernovas Ia tienen especial interés en cosmología porque, dado que su brillo es similar independientemente de dónde se produzcan en el universo, se utilizan para medir grandes distancias en el cosmos (igual que si uno conoce la potencia de una bombilla, puede calcular a que distancia se encuentra si la detecta en la oscuridad). Así que la tipología correcta de estos fenómenos celestes, sin ejemplares anormalmente superluminosos, es importante para investigar, por ejemplo, la aceleración de la expansión del universo que exige tomar buenas medidas de distancias. Además, Quimby y sus colegas afirman que el efecto de lente gravitacional de una supernova, con las distintas trayectorias de la luz de un objeto lejano que puede crear, también es útil para medir la expansión del universo.