26 de enero de 2009

Primera supernova descubierta con óptica adaptativa guiada por estrella láser

Imagen: Kankare et al/Travis Rector (U. Alaska)/Gemini/NASA

Stuart Ryder, científico australiano de Gemini en el Observatorio Anglo-Australiano, y sus colegas de Europa y Sudáfrica han usado el telescopio de 8 metros Gemini Norte, en Hawai, y su sistema de óptica adaptativa guiado por una estrella láser para revelar una supernova (SN 2008cs) en una galaxia (IRAS 17138-1017) a 250 millones de años luz de distancia. Ésta es la primera supernova en ser descubierta usando este tipo de sistema. Durante esta actividad de los investigadores también descubrieron una segunda supernova, "histórica", SN 2004iq, en la misma galaxia.

La teoría de la evolución estelar, junto con las recientes identificaciones de los verdaderos progenitores de las supernovas, indica que sólo estrellas más masivas que aproximadamente 8 masas solares terminarán sus vidas como supernovas con sus núcleos colapsados. Suponiendo que la proporción de tales estrellas respecto a las menos masivas - la función de masa inicial - es la misma en todas partes del Universo, entonces la proporción de supernovas observadas puede ser usada para medir la tasa de formación de estrellas, en una amplia gama de corrimientos al rojo (o ver hacia atrás en el tiempo hacia el Universo temprano).

Sin embargo, la tasa con la que se descubren las supernovas se sitúa muy por debajo de la tasa esperada de eventos. Las supernovas de núcleo colapsado deberían estar ocurriendo con tasas más altas en las galaxias en las que está ocurriendo un episodio de nacimiento explosivo de estrellas (Starburst). Las galaxias "Starburst" son objetos que deberían tener progenitores de supernova naciendo en abundancia.

Las galaxias Starburst conocidas como galaxias luminosas infrarrojas o LIRGs y galaxias ultra-luminosas infrarrojas o ULIRGs, que emiten una luminosidad total infrarroja de más de cien mil millones y un billón de veces la luminosidad del Sol, respectivamente, deben ser lugares ideales para encontrar un gran número de tales supernovas. Sin embargo, hasta la fecha, apenas un puñado de 4500 supernovas conocidas se ha encontrado en tales galaxias.

Tanto la distancia como el polvo hacen difícil la tarea. La mayoría de las LIRGs están a, al menos, 150 millones de años luz de distancia. Y ambas, las LIRGs y las ULIRGs están llenas de polvo, que absorbe la luz visible y re-irradia en las longitudes de onda infrarrojas más largas.

La gran extinción provocada por el polvo, junto con la estrecha concentración de formación de estrellas en las regiones nucleares de la galaxia, hace que sea muy difícil detectar incluso a las más brillantes supernovas en estas galaxias. Por lo tanto, las observaciones en infrarrojo de alta resolución angular son cruciales para su detección.

Uso de estrellas guía láser

En 2004, el equipo de investigación, dirigido por Seppo Mattila de la Universidad de Turku, en Finlandia, utilizó el sistema de óptica adaptativa NAOS-CONICA, en el telescopio VLT de la organización Observatorio Europeo Austral (ESO) en Chile, para descubrir una supernova, SN 2004ip, en la galaxia IRAS 18293-3413. Esta fue la primera supernova descubierta usando un sistema de óptica adaptativa guiado por una estrella natural.

Alentados por este resultado, el equipo inició un programa con Gemini, usando sistema Altair de óptica adaptativa guiado por una estrella láser en el telescopio Gemini Norte y el sistema de imágenes en infrarrojo cercano NIRI, para la búsqueda de supernovas en LIRGs que no tienen una estrella natural cercana adecuada para servir de guía. Se realizaron imágenes de un conjunto de nueve LIRGS a intervalos de tres a seis meses, durante cuatro semestres de observación -un calendario que maximizara la probabilidad de detección de supernovas. La primera detección se consiguió en el tercer objetivo de observación, la LIRG IRAS 17138-1017.

Comparando la imagen de Altair/NIRI de abril de 2008 con una imagen del telescopio espacial Hubble con la cámara infrarroja NICMOS de septiembre de 2004 puso de manifiesto no sólo una, sino dos supernovas: que han sido designadas SN 2008cs imagen en el 2008, y SN 2004iq, la de la imagen de 2004. La detección con el conjunto de radiotelescopios VLA, en Nuevo Mexico de la contraparte en radio del objeto de la imagen de 2008 confirmó que se trataba, de hecho, de una supernova de núcleo colapsado.

La extinción inferida en la dirección de la SN 2008cs es de alrededor de 18 magnitudes en la banda V, por lo que es la supernova con mayor extinción descubierta hasta ahora. SN 2004iq está menos oscurecida, con una extinción de menos de 6 magnitudes en la banda V.

"Cada supernova descubierta nos lleva más cerca de la verdadera tasa de formación estelar," dijo el estudiante de doctorado en la Universidad de Turku Erkki Kankare, autor principal del artículo titulado "Discovery of a Very Highly Extinguished Supernova in a Luminous Infrared Galaxy", que se publica en Astrophysical Journal Letters, del 20 de diciembre de 2008.

Además de Ryder, Mattila y Kankare, el equipo está compuesto por J. Kotilainen (Universidad de Turku); M.-A. Pérez-Torres, A. Alberdi, C. Romero-Canizales (Instituto de Astrofísica de Andalucia, CSIC); T. Díaz-Santos, A. Alonso-Herrero, L. Colina (Instituto de la Materia, CSIC); P. Väisänen (Observatorio Astronómico de Sudáfrica); y A. Efstathiou (Universidad Europea de Chipre).

(jg)

Más información en:
http://www.gemini.edu/