Este diagrama artístico muestra cómo un objeto de fondo que contiene una supernova puede ver su luz desviada en múltiples trayectorias por una masa en primer plano: una lente gravitacional. Esto permite que la luz de la supernova en la galaxia de fondo llegue a la Tierra en diferentes momentos; se espera que los retrasos más largos observados duren décadas. Crédito: Centro Oskar Klein, Universidad de Estocolmo / Samuel Avraham y Joel Johansson
Fuente Stars with a bang (por Ethan Siegel, Ph.D.)
Con la observación de SN 2025wny, una supernova superluminosa con lente, el futuro de la astronomía adquiere una perspectiva nítida y emocionante.
Durante milenios, las supernovas fueron fenómenos raros que ocurrían una vez cada siglo.
Lo que parece ser una explosión nuclear de dos lóbulos es en realidad el resultado de una rara explosión astronómica conocida como supernova impostora: un precursor de una supernova, en lugar de la verdadera. Una pequeña explosión nuclear ocurrió en la estrella masiva Eta Carinae hace casi 200 años, pero la estrella continúa viva en su interior, con los dos lóbulos en expansión que se muestran aquí como resultado de dicha explosión. Crédito: NASA, ESA, N. Smith (Universidad de Arizona, Tucson) y J. Morse (Instituto BoldlyGo, Nueva York).
La última supernova de la Vía Láctea observada a simple vista ocurrió en 1604.
En 1604, una supernova apareció ante los observadores del cielo en la Tierra, entre las constelaciones de Ofiuco y Sagitario. Conocida como la supernova de Kepler, el 17 de octubre de 1604, formó una brillante «línea» flanqueada por Marte, Júpiter y Saturno. Sigue siendo la supernova más reciente de la Vía Láctea visible a simple vista, incluso hoy, más de 400 años después. Crédito: Sterllarium/InForum
Pero con la astronomía moderna, han aparecido en todo el universo.
En 2019, solo se habían publicado 19 galaxias cuyas distancias, medidas por estrellas variables cefeidas, también se observaron como supernovas de tipo Ia. Actualmente, disponemos de mediciones de distancia de estrellas individuales en galaxias que albergaron al menos una supernova de tipo Ia en 42 eventos, 35 de las cuales son galaxias independientes con excelentes imágenes del Hubble. Estas 35 galaxias se muestran aquí. Crédito: A.G. Riess et al., ApJ, 2022
De manera similar, abundan las lentes gravitacionales, que curvan la masa y distorsionan el espacio.
Una ilustración del efecto de lente gravitacional muestra cómo las galaxias de fondo, o cualquier trayectoria de luz, se distorsionan por la presencia de una masa intermedia, pero también muestra cómo el espacio mismo se curva y distorsiona por la presencia de la masa en primer plano. Cuando varios objetos de fondo se alinean con la misma lente en primer plano, un observador correctamente alineado puede ver múltiples conjuntos de imágenes, o incluso un «anillo de Einstein» en caso de alineación perfecta. Si un evento transitorio, como una supernova, ocurre en la galaxia de fondo, aparecerá con retraso en las distintas imágenes. Crédito: NASA, ESA y L. Calçada
La luz de los objetos de fondo suele aparecer varias veces.
Esta región densamente poblada del espacio se centra en el cúmulo de galaxias SDSS J1004+4112 y exhibe varios objetos que aparecen en imágenes múltiples gracias al efecto de lente gravitacional. Antiguamente llamado lente de «cinco estrellas», las apariencias estelares que se observan cerca del centro del cúmulo son en realidad el mismo cuásar, fotografiado cinco veces en el mismo campo de visión: un engañoso efecto de luz y gravedad. Créditos: ESA, NASA, K. Sharon (Universidad de Tel Aviv) y E. Ofek (Caltech).
Cuando el brillo galáctico varía (de cuásares o supernovas), esas imágenes múltiples también varían.
Esta imagen muestra no solo los núcleos duales centrales del cúmulo de galaxias G165, sino también las características de lente marcadas. En total, se encuentran al menos 21 fuentes de luz de fondo independientes, obtenidas mediante múltiples imágenes, en este campo de visión. El gran arco naranja de la izquierda, llamado «Arco 2», contiene la segunda supernova de tipo Ia más distante jamás descubierta, y fue observada repetidamente por el JWST en las tres imágenes, como se indica aquí. Crédito: B. Frye et al., ApJ enviado en 2023
Diferentes imágenes poseen diferentes longitudes de trayectoria, lo que provoca retrasos en la aparición de esas características.
Esta imagen del telescopio Hubble muestra la ubicación de las primeras cuatro imágenes (S1-S4) de una supernova con lente múltiple observada a finales de 2014. 376 días después, los astrónomos detectaron una quinta imagen en el punto SX. Utilizando la información del retardo temporal y la dilatación de la luz, inferida según el momento en que llega a nuestros ojos, podemos estimar la tasa de expansión cósmica. A medida que recopilemos un mayor número de supernovas con lentes múltiples, este podría convertirse en un método clave para medir la tasa de expansión cósmica. Crédito: P. L. Kelly et al., Science, 2023
Nuestra primera supernova de lentes múltiples exhibió retrasos significativos en cinco imágenes separadas.
Esta serie de imágenes, captadas con el Telescopio Espacial Hubble, muestra cuatro imágenes de la misma galaxia, alargadas en arcos por el efecto de lente gravitacional. En 2016, captamos una supernova en una de estas imágenes (denominada SN1), y posteriormente observamos una segunda y una tercera con una separación total de unos seis meses. Basándonos en la geometría reconstruida del cúmulo en primer plano que ejerce efecto de lente gravitacional, podemos esperar ver la cuarta repetición en la ubicación denominada SN4 en el año 2037. (Crédito: S.A. Rodney et al., Nature Astronomy, 2021)
Estos retrasos en la trayectoria de lente, dondequiera que ocurran, brindan información sobre la distancia y el corrimiento al rojo.
Esta cuadrícula, que muestra 80 cuásares independientes de lentes múltiples y/o binarios, demuestra el poder de los estudios a gran escala, como el de DESI, para revelar un gran número de sistemas de cuásares de lentes múltiples. Solo DESI ha identificado más de 400 sistemas candidatos, y se espera que el Observatorio Vera C. Rubin supere con creces esa cifra. Crédito: C. Dawes et al., Astrophysical Journal Supplement Series, 2023
Los objetos con lentes múltiples y que varían en el tiempo permiten realizar mediciones de la tasa de expansión cósmica.
Esta ilustración muestra diferentes trayectorias de luz del mismo objeto, el cuásar de fondo HE0435-1223 con efecto de lente cuádruple. Debido a la diferente longitud de las trayectorias de luz, el tiempo de llegada correspondiente a los episodios de brillo o desvanecimiento del cuásar variará en las diferentes imágenes. La medición de los retardos temporales y la reconstrucción del efecto de lente permiten medir una escala absoluta en el cosmos, lo que permite medir la tasa de expansión. Crédito: Martin Millon, Wong et al., MNRAS, 2017
En 2025, la supernova SN 2025wny se convirtió en la primera supernova superluminosa con múltiples imágenes de la humanidad.
Esta imagen de cuatro paneles muestra imágenes terrestres del sistema que contiene la supernova superluminosa SN 2025wny. Las regiones marcadas con círculos blancos, de la A a la D, son las imágenes múltiples de las supernovas con efecto lente, mientras que las regiones marcadas con círculos rojos son las dos galaxias que participan en el efecto lente en primer plano. El panel inferior derecho muestra las cuatro imágenes de las supernovas con efecto lente tras la sustracción del primer plano. Crédito: J. Johansson et al., Astrophysical Journal Letters, 2025
Identificado inicialmente como la Instalación Transitoria de Zwicky, imágenes terrestres de seguimiento revelaron su naturaleza.
Estas observaciones demuestran que las instalaciones terrestres existentes son suficientes para la cosmografía con retardo temporal.
Este espectro muestra el seguimiento terrestre de las observaciones de la supernova superluminosa de lente múltiple SN 2025wny, donde se han detectado numerosos elementos diferentes en distintos estados de ionización. Estas observaciones permiten a los astrónomos determinar con precisión la distancia y el desplazamiento al rojo de la galaxia distante que alberga la supernova de lente múltiple. Crédito: J. Johansson et al., Astrophysical Journal Letters, 2025
Las líneas de absorción, la información de aumento y las características de la curva de luz se revelan fácilmente.
Esta imagen, tomada en abril de 2025, muestra el Observatorio Vera C. Rubin, ya completo y operativo, con su cúpula abierta durante las actividades de observación de Primera Vista. Arriba, el Cúmulo Colmena (Messier 41) brilla con fuerza, mientras que abajo, el resplandor de las pequeñas ciudades cercanas se refleja en este paisaje montañoso. Crédito: RubinObs/NOIRLab/SLAC/NSF/DOE/AURA/P. Horálek (Instituto de Física de Opava)
Con la llegada del Observatorio Vera C. Rubin, se obtienen imágenes continuas de unos 20 mil millones de galaxias.
Esta imagen, obtenida a primera vista por el Observatorio Vera C. Rubin, muestra el par de galaxias NGC 4411 (abajo a la derecha), que se encuentran muy separadas en el espacio tridimensional y no interactúan, junto con las galaxias RSCG 55 (más arriba en la imagen), que sí interactúan. La obtención de imágenes rápidas y profundas del cielo, incluyendo regiones como esta, permite a los astrónomos buscar pequeñas variaciones de brillo, lo que conduce al descubrimiento de cuásares, supernovas y otros fenómenos de brillo/desvanecimiento. Crédito: RubinObs/NOIRLab/SLAC/NSF/DOE/AURA
Muchas de ellas tienen efecto lente, lo que hace prever la formación de miles de supernovas con efecto lente múltiple para el año 2035.
La debilidad observada en la distante supernova con lente SN 2025wny no es comparable con la cámara ultrasensible de Vera C. Rubin, capaz de alcanzar magnitudes astronómicas de +24,5 en una sola imagen y de +27,8 con la suma de todas las imágenes. Esto representa una mejora de órdenes de magnitud con respecto a las instalaciones de observación transitoria existentes, como ZTF, con una cadencia más rápida (menor intervalo entre imágenes) que se espera revele aún más eventos transitorios. Crédito: J. Johansson et al., Astrophysical Journal Letters, 2025
Esta sensibilidad sin precedentes hace avanzar nuestra comprensión cósmica: un sistema de lentes y un sistema transitorio/supernova a la vez.
Esta imagen muestra una imagen fotométrica del JWST de una galaxia anfitriona de una fusión entre estrellas de neutrones, junto con la ubicación del remanente de GRB 230307A, que se muestra en la parte superior izquierda. La fuente es tenue y apenas detectable en colores más azules (longitud de onda más corta), pero aparece brillante en el infrarrojo lejano. El Observatorio Vera C. Rubin descubrirá muchos otros eventos transitorios, como eventos de disrupción de marea, supernovas y novas, lo que permitirá realizar seguimientos con telescopios como el JWST. Crédito: A.J. Levan et al., Nature, 2023
