Un conjunto de datos único sobre las supernovas tipo Ia se ha hecho público, lo que podría transformar la manera en que los cosmólogos miden la historia de la expansión del universo. Este avance se debe al trabajo de los doctores Mathew Smith y Georgios Dimitriadis, investigadores de la Universidad de Lancaster, quienes forman parte del Zwicky Transient Facility (ZTF), un ambicioso proyecto de observación astronómica que utiliza una nueva cámara instalada en el telescopio Samuel Oschin en el Observatorio Palomar, California. Los detalles de este estudio han sido publicados en la revista Astronomy & Astrophysics.
Las supernovas tipo Ia son explosiones dramáticas de estrellas enanas blancas al final de su ciclo vital. Estas explosiones son utilizadas por los cosmólogos para investigar distancias en el universo al comparar sus flujos luminosos, dado que los objetos más lejanos parecen más tenues. Según el Dr. Smith, co-líder del lanzamiento del ZTF SN Ia DR2, «este lanzamiento proporciona un conjunto de datos revolucionario para la cosmología de supernovas, abriendo la puerta a nuevos descubrimientos sobre la expansión del universo y la física fundamental de las supernovas».
Un avance sin precedentes en la observación astronómica
Es la primera vez que los astrofísicos tienen acceso a un conjunto de datos tan amplio y homogéneo. Las supernovas tipo Ia son eventos raros, ocurriendo aproximadamente una vez cada mil años en una galaxia típica. Sin embargo, gracias a la estrategia de observación del ZTF, se pueden detectar casi cuatro supernovas por noche. En solo dos años y medio, el ZTF ha duplicado el número de supernovas tipo Ia utilizadas en cosmología, alcanzando casi tres mil, un avance significativo respecto a los últimos 30 años.
El Dr. Mickael Rigault, jefe del grupo de trabajo de Cosmología del ZTF, enfatiza la singularidad de este esfuerzo: «Durante los últimos cinco años, un grupo de treinta expertos de todo el mundo ha recopilado, compuesto, ensamblado y analizado estos datos. Estamos ahora liberándolos a toda la comunidad. Este conjunto es tan único en términos de tamaño y homogeneidad que esperamos que impacte significativamente en el campo de la cosmología de supernovas y conduzca a nuevos descubrimientos».
La cámara ZTF, instalada en el telescopio Schmidt de 48 pulgadas en el Observatorio Palomar, escanea diariamente todo el cielo del norte en tres bandas ópticas, alcanzando una profundidad de 20.5 magnitudes, es decir, un millón de veces más tenue que las estrellas más débiles visibles a simple vista. Esta sensibilidad permite al ZTF detectar prácticamente todas las supernovas dentro de 1.5 mil millones de años luz de la Tierra.
La profesora Kate Maguire, de Trinity College Dublin y coautora del estudio, añade: «Gracias a la capacidad única del ZTF para escanear el cielo de manera rápida y profunda, hemos capturado múltiples supernovas en días, o incluso horas, tras su explosión, lo que aporta nuevas restricciones sobre cómo concluyen sus vidas».
El descubrimiento de que la expansión del universo se acelera, galardonado con el Premio Nobel en 2011, se realizó en los años 90 utilizando aproximadamente un centenar de estas supernovas. Desde entonces, los cosmólogos han investigado la razón detrás de esta aceleración, atribuida a la energía oscura, un fenómeno que actúa como una fuerza antigravitatoria a través del cosmos.
El profesor Ariel Goobar, director del Centro Oskar Klein en Estocolmo y miembro del equipo que descubrió la expansión acelerada en 1998, señala: «El objetivo final es abordar una de las preguntas más importantes de la física fundamental y la cosmología de nuestro tiempo: ¿de qué está compuesta la mayor parte del universo? Para eso necesitamos los datos de supernovas del ZTF».
Uno de los resultados clave de estos estudios es que las supernovas tipo Ia varían intrínsecamente en función de su entorno anfitrión, más de lo que se había previsto anteriormente, lo que requiere una revisión del mecanismo de corrección asumido hasta ahora. Este hallazgo podría cambiar la forma en que medimos la historia de la expansión del universo y tener importantes consecuencias para las desviaciones actuales observadas en el modelo estándar de cosmología.
El Dr. Rigault concluye: «Con este conjunto de datos grande y homogéneo, podemos explorar las supernovas tipo Ia con un nivel de precisión y exactitud sin precedentes. Este es un paso crucial para perfeccionar el uso de las supernovas tipo Ia en cosmología y evaluar si las desviaciones actuales en cosmología se deben a nueva física fundamental o a problemas desconocidos en la forma en que derivamos distancias».
