Un equip d’astrònoms presenta un nou mètode per detectar supernoves hores després de l’explosió
• Un nou mètode combina cartografiats del cel amb camp ampli de visió amb el seguiment immediat amb telescopis
• L’estudi, liderat per l’ICE-CSIC, demostra que observar la primera llum de les supernoves, que marquen el final de la vida de les estrelles, preserva informació sobre el seu tipus, origen i entorn
• Lluís Galbany, investigador de l’IEEC a l’ICE-CSIC, ha participat en l’estudi com a primer autor i assenyala que el treball obre la porta a nous protocols de detecció primerenca
Les supernoves són explosions enormes que marquen les etapes finals de la vida d’una estrella. En ser sobtades i impredictibles, estudiar-les ha estat difícil durant molt de temps, però gràcies als cartografiats del cel d’alta freqüència, se’n poden detectar noves gairebé diàriament. Un nou estudi liderat per l’Institut de Ciències de l’Espai (ICE-CSIC), amb participació de l’Institut d’Estudis Espacials de Catalunya (IEEC), i publicat a la revista Journal of Cosmology and Astroparticles Physics (JCAP), presenta un nou mètode per detectar supernoves hores després de la seva erupció.
L’estudi pilot se centra en una mostra de deu supernoves i utilitza observacions fetes amb el Gran Telescopi de Canàries (GTC). Demostra que els protocols específics i el seguiment ràpid a través de telescopis poden capturar els espectres més primerencs d’aquestes explosions estel·lars, idealment en un termini de 48 o fins i tot 24 hores després de la primera llum. Aquest avenç ofereix una oportunitat sense precedents per estudiar els moments immediatament posteriors a la mort d’una estrella i fa que la primera detecció sigui clau per comprendre’n l’origen i l’evolució.
Les supernoves es divideixen en dues grans categories segons la massa de l’estrella progenitora. D’una banda, les supernoves termonuclears són estrelles la massa inicial de les quals no supera les vuit masses solars. “L’etapa evolutiva més avançada d’aquestes estrelles, abans de la supernova, és la nana blanca: objectes molt antics que ja no tenen un nucli actiu que produeixi calor. Les nanes blanques poden romandre en equilibri durant molt de temps, gràcies a un efecte quàntic anomenat pressió de degeneració electrònica”, explica Lluís Galbany, astrofísic de l’Institut de Ciències de l’Espai (ICE-CSIC) i de l’Institut d’Estudis Espacials de Catalunya (IEEC) i primer autor de l’estudi.
Si un estel es troba en un sistema binari, pot absorbir matèria de la seva companya. La massa addicional augmenta la pressió interna fins que la nana blanca explota com a supernova.
La segona categoria principal de supernoves inclou estrelles molt massives, de més de vuit masses solars. “Brillen gràcies a la fusió nuclear en els seus nuclis, però una vegada l’estrella ha cremat àtoms progressivament més pesats, fins al punt que la fusió ja no produeix energia, el nucli col·lapsa. En aquest moment, l’estrella col·lapsa perquè la gravetat ja no està contrarestada; la ràpida contracció augmenta dràsticament la pressió interna i desencadena l’explosió”, afirma Galbany.
Detecció primerenca
Les primeres hores i dies després d’una explosió de supernova preserven pistes directes sobre el sistema progenitor: informació que ajuda a distingir models d’explosió, estimar paràmetres crítics i estudiar l’entorn local. Històricament, obtenir dades tan primerenques era difícil, ja que la majoria de les supernoves es descobrien dies o setmanes després de l’explosió. Els cartografiats moderns de camp ampli i alta cadència, que abasten grans franges del cel i les revisen sovint, estan canviant aquesta perspectiva i permeten descobriments en qüestió d’hores o dies.
Es necessiten protocols i criteris estàndards per aprofitar al màxim aquests estudis, per la qual cosa l’equip va posar a prova aquestes regles fent servir observacions del GTC. A l’estudi es van analitzar deu supernoves: la meitat termonuclears i l’altra meitat de col·lapse del nucli. La majoria es van observar en els sis dies posteriors a l’explosió estimada i, en dos casos, al cap de 48 hores.
El protocol comença amb una cerca ràpida de candidats basada en dos criteris: el senyal lluminós ha d’haver estat absent a les imatges de la nit anterior i la nova font ha d’estar dins una galàxia. Quan es compleixen totes dues condicions, l’equip activa l’instrument OSIRIS, instal·lat al GTC, per obtenir un espectre.
“L’espectre de la supernova ens indica, per exemple, si l’estrella contenia hidrogen, cosa que significa que estem davant d’una supernova de col·lapse de nucli”, afirma Galbany. “Conèixer la supernova en els seus primers moments també ens permet buscar altres tipus de dades sobre el mateix objecte, com la fotometria [del cartografiat] Zwicky Transient Facility (ZTF) i [el sistema] Asteroid Terrestrial-impact Last Alert System (ATLAS) que utilitzem a l’estudi. Aquestes corbes de llum mostren com augmenta la brillantor a la fase inicial; si observem petits volums, podria significar que un altre estel d’un sistema binari va ser absorbit per l’explosió”, afegeix. Les comprovacions addicionals contrasten les dades de la mateixa zona del cel obtingudes per altres observatoris.
Atès que aquest primer estudi va aconseguir recopilar dades en 48 hores, els autors conclouen que és possible realitzar observacions encara més ràpides. “Ara sabem que un programa espectroscòpic de resposta ràpida, ben coordinat amb cartografiats fotomètrics profunds, pot recopilar espectres de forma realista en un dia després de l’explosió, cosa que aplana el camí per a estudis sistemàtics de les fases més primerenques en futurs cartografiats a gran escala, com La Silla Southern Supernova Survey (LS4) i el Legacy Survey of Space and Time (LSST), tots dos a Xile”, conclou Galbany.
Més informació
Aquesta recerca es presenta en un article titulat «Rapid follow-up observations of infant supernovae with the Gran Telescopio Canarias», de Galbany, Ll. et al, incl. Gutiérrez, C.P., Piscarreta, L., Alburai, A., Ali, N., Cross, D., González-Bañuelos, M., Jiménez-Palau, C., Kopsacheili, M., Phan, K., Sanfeliu, R., publicat a la revista Journal of Cosmology and Astroparticles Physics (JCAP) el 27 de juny de 2025.
Contactes
Oficina de Comunicació de l’IEEC
Castelldefels, Barcelona
Correu electrònic: comunicacio@ieec.cat
Autor Principal a l’IEEC
Lluis Galbany
Institut d’Estudis Espacials de Catalunya (IEEC)
Institut de Ciències de l’Espai (ICE-CSIC)
Correu electrònic: lgalbany@ieec.cat, lgalbany@ice.csic.es
Sobre l'IEEC
L’Institut d’Estudis Espacials de Catalunya (IEEC) promou i coordina la recerca i el desenvolupament tecnològic espacial a Catalunya en benefici de la societat. L’IEEC fomenta les col·laboracions tant a nivell local com mundial, i és un eficient agent de transferència de coneixement, innovació i tecnologia. Com a resultat de més de 25 anys de recerca d’alta qualitat, duta a terme en col·laboració amb les principals organitzacions internacionals, l’IEEC es troba entre els millors centres d’investigació internacionals centrats en àrees com: l’astrofísica, la cosmologia, les ciències planetàries i l’observació de la Terra. La divisió d’enginyeria de l’IEEC desenvolupa instrumentació per a projectes terrestres i espacials, i té una àmplia experiència treballant amb organitzacions privades i públiques del sector aeroespacial així com altres sectors d’innovació.
L’IEEC és una fundació del sector públic sense ànim de lucre, fundada el febrer de 1996. Està regit per un Patronat compost per la Generalitat de Catalunya, la Universitat de Barcelona (UB), la Universitat Autònoma de Barcelona (UAB), la Universitat Politècnica de Catalunya · BarcelonaTech (UPC), i el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC). L’IEEC és també un centre CERCA (Centres de Recerca de Catalunya).