Hace siete años, una colaboración internacional de astrónomos instaló una cámara de última generación en un telescopio robotizado en el observatorio de Palomar, cerca de San Diego. Hoy, esta colaboración llamada "
Zwicky Transient Facility" (ZTF) anuncia haber realizado más de 10 000 detecciones de supernovas cósmicas, es decir, con mucho, el mayor censo jamás realizado. El objetivo es medir con una precisión cada vez mayor la historia de la expansión del Universo.
Vista artística de una supernova - M. Weiss
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Hay miles de millones de estrellas en el Universo, y aproximadamente cada segundo, una de ellas explota. ZTF detecta cientos de estas explosiones cada noche y un puñado de ellas se confirman luego como supernovas. Al proceder sistemáticamente de esta manera durante siete años, hemos obtenido el registro más completo de supernovas confirmadas hasta la fecha", explica Christoffer Fremling, astrónomo del Instituto de Tecnología de California (Caltech), quien dirige el programa BTS (Bright Transient Survey) de ZTF, dedicado a la búsqueda de supernovas.
El Bright Transient Survey es actualmente la principal fuente de descubrimiento de estos destellos cósmicos, llamados "eventos transitorios" en el mundo. ZTF comparte un flujo de detecciones de eventos transitorios con toda la comunidad astronómica para un estudio más profundo mediante un análisis espectral. Este análisis permite revelar la distancia, el tipo y otras propiedades físicas de un evento transitorio.
La mayoría de los eventos de la muestra de BTS se clasifican en uno de los dos tipos más comunes: supernova de tipo Ia, cuando una enana blanca roba materia de una estrella vecina hasta explotar, o supernova de tipo II, cuando una estrella masiva muere y colapsa bajo su propia gravedad. Gracias a estos datos, los astrónomos están ahora mejor equipados para investigar el funcionamiento de la energía oscura y comprender los procesos involucrados en la muerte de las estrellas.
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Con ZTF, hemos recopilado más supernovas de Tipo Ia que todos los sondeos de los últimos treinta años juntos", señala Mickaël Rigault, responsable del grupo ZTF en Francia y del programa "Cosmología" de la colaboración.
Aproximadamente el 70 % de las supernovas del estudio BTS fueron detectadas y clasificadas por el equipo ZTF gracias al trabajo complementario de dos telescopios del observatorio Palomar, cerca de San Diego. El primero es el telescopio Samuel Oschin, de 1,2 m de diámetro. Escanea todo el cielo visible cada dos noches con una cámara de gran campo de 60 millones de píxeles montada en su foco. Para detectar nuevos eventos astronómicos, los astrónomos restan las imágenes de la misma porción del cielo de los escaneos siguientes.
La supernova SN 1994D (el punto blanco brillante en la parte inferior izquierda de la imagen), en la parte externa del disco de la galaxia espiral NGC 4526. En la siguiente fase del proceso de descubrimiento, los miembros del equipo ZTF estudian las imágenes restadas y activan observaciones adicionales para los candidatos más prometedores con el telescopio vecino de 1,5 m que alberga el espectrógrafo de ZTF llamado SEDm. "
Combinamos la información sobre la luminosidad proporcionada por la cámara de ZTF con los datos de SEDM para identificar correctamente el origen y el tipo de un evento transitorio, un proceso que los astrónomos llaman la clasificación de eventos transitorios", explica Yu-Jing Qin, postdoctorado en Caltech.
Para ello, el grupo del IP2I (CNRS/Universidad Claude Bernard) dirigido por Mickaël Rigault ha implementado el primer pipeline completamente automático de reducción de datos espectroscópicos provenientes de la SEDm. "
Así obtenemos un espectro analizable por los científicos en menos de 5 minutos después de finalizar la observación", precisa Mickaël Rigault.
Desde 2012, los astrónomos siguen los descubrimientos de eventos transitorios en una plataforma pública llamada "
Transient Name Server" (TNS). La comunidad mundial utiliza esta plataforma para anunciar las detecciones y clasificaciones de eventos transitorios.
Al compartir sus descubrimientos, los astrónomos crean un observatorio mundial virtual donde los eventos transitorios no clasificados pueden ser clasificados por otros equipos de astrónomos con instalaciones espectroscópicas. Gracias a este esfuerzo común, el TNS contiene hoy alrededor de 16 000 registros de supernovas clasificadas y otros eventos transitorios. "
La SEDm es responsable de la clasificación de casi la mitad de todas las supernovas descubiertas en el mundo", señala Mickaël Rigault.
Hace dos años, Christopher Fremling se asoció con expertos en aprendizaje automático en Caltech para entrenar computadoras a leer los datos espectroscópicos del SEDm, clasificar supernovas y transmitir automáticamente los resultados al
Transient Name Server pocos minutos después de las observaciones. En 2023, el estudiante de doctorado Nabeel Rehemtulla de la
Northwestern University extendió el uso del aprendizaje automático a todo el ciclo de observación. Desarrolló el sistema BTSbot, que actualmente se utiliza en ZTF para descubrir, clasificar y reportar supernovas sin intervención humana.
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Desde que BTSbot comenzó a funcionar, ha encontrado aproximadamente la mitad de las supernovas ZTF más brillantes antes que un humano. Para algunos tipos de supernovas, hemos automatizado todo el proceso y BTSbot ha obtenido hasta ahora excelentes resultados en más de cien casos. Este es el futuro de los estudios de supernovas, especialmente cuando el observatorio Vera Rubin entre en funcionamiento", añade Nabeel Rehemtulla.
El observatorio Vera Rubin está en construcción en las montañas de Chile y, una vez completado, será mucho más sensible que ZTF, lo que permitirá descubrir millones de supernovas. "
Las herramientas de aprendizaje automático e inteligencia artificial que hemos desarrollado para ZTF serán esenciales cuando el observatorio Vera Rubin comience a funcionar", explica Daniel Perley, astrónomo de la universidad
John Moores de Liverpool, en el Reino Unido, quien desarrolló los procedimientos de búsqueda y descubrimiento para BTS y gestiona la base de datos pública del estudio. "
Los resultados de nuestro trabajo en ZTF y las herramientas que desarrollamos allí serán valiosos para el estudio de los millones de supernovas que Rubin descubrirá", añade Mickaël Rigault.
Gracias a una financiación adicional de 1,6 millones de dólares de la Fundación Nacional para la Ciencia de los Estados Unidos (NSF), ZTF continuará escaneando el cielo nocturno durante los próximos dos años.
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En 2025 y 2026, ZTF y Vera Rubin podrán funcionar en tándem, lo cual es una noticia fantástica", declara Mansi Kasliwal, profesora de astronomía en Caltech, quien dirigirá ZTF durante los próximos dos años. "
Al combinar los datos de ambos observatorios, los astrónomos pueden abordar directamente la física detrás de la explosión de las supernovas y descubrir eventos transitorios rápidos y jóvenes inaccesibles para ZTF o Rubin por separado. Estoy muy entusiasmada con el futuro", concluye Mansi Kasliwal.
Fuente: CNRS IN2P3