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¿Cómo podemos extraer el desplazamiento Doppler de las supernovas?

Según tengo entendido, las supernovas se utilizan como velas estándar, cuyas líneas espectrales indican la velocidad de recesión de la galaxia anfitriona.

Pero el material de la supernova es expulsado a una fracción significativa de la velocidad de la luz, lo que aplicaría un desplazamiento Doppler adicional que es (presumiblemente) imposible de predecir. Si este "desplazamiento Doppler de la explosión" existe, ¿cómo es que no borra los datos utilizados para determinar el desplazamiento Doppler cosmológico?

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Rob Jeffries Puntos 26630

TL; DR se mide el corrimiento al rojo de la galaxia anfitriona, no de la supernova.

De hecho, los corrimientos azules intrínsecos o los complicados perfiles P-Cygni de la materia de las supernovas en expansión no permiten determinar el corrimiento al rojo de forma precisa o exacta.

Si se consultan algunos de los primeros trabajos de descubrimiento de supernovas de tipo Ia con un desplazamiento al rojo (relativamente) bajo, se verá que los desplazamientos al rojo utilizados en la relación desplazamiento al rojo-distancia son los desplazamientos al rojo de las galaxias anfitrionas, a menudo resueltos a partir de la propia supernova, y tienen incertidumbres $<0.001$ (por ejemplo Perlmutter et al. 1997 ). Es decir, cuando una supernova estalla en una galaxia (relativamente) cercana, es fácil distinguir espacialmente la SN del resto de la galaxia y obtener un espectro separado de la galaxia.

El proceso es, en principio, similar para los desplazamientos al rojo muy elevados ( $z>1$ (y, por tanto, muy débiles) que no están espacialmente resueltas desde sus galaxias anfitrionas, pero en ellas se pueden buscar rasgos o bordes de absorción distintos o emisión Lyman alfa (las SNe de tipo Ia no tienen hidrógeno) debidos al gas de la galaxia anfitriona, superpuestos en el espectro de la supernova, para proporcionar el desplazamiento al rojo.

El siguiente ejemplo (de Curtin et al. 2019 ) lo ilustra. El panel superior muestra un espectro completo (en negro) con la longitud de onda observada en el eje x. (La línea roja es el error de 1 sigma en cada punto espectral.) Las características de la supernova se encuentran principalmente en la parte roja del espectro. La parte azul del espectro contiene varios rasgos de absorción causados por la galaxia anfitriona que se encuentran en la parte ultravioleta del marco de reposo del espectro. El panel inferior muestra una ampliación de esta parte, ahora etiquetada en la longitud de onda del fotograma de reposo, utilizando un desplazamiento al rojo de $z=2.399$ y con varias características de absorción de la galaxia anfitriona etiquetadas. La línea azul es un espectro de plantilla de un componente de la galaxia absorbente que puede ser (a grandes rasgos) correlacionado con el espectro observado para obtener el desplazamiento al rojo de la galaxia anfitriona. El proceso completo de modelización es un poco más complejo y da como resultado un corrimiento al rojo de $z=2.399 \pm 0.004$ en el caso mostrado.

Supervova spectrum

Habrá alguna fuente de error adicional porque no se sabe a qué velocidad se movía el progenitor de la supernova como parte de su galaxia anfitriona. También hay cierta incertidumbre porque el gas de la galaxia anfitriona podría estar moviéndose dentro de la galaxia, pero estos factores serán insignificantes (cientos de km/s como mucho) a un alto desplazamiento al rojo.

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Alkmene Puntos 6

Dado que una supernova indica al observador el brillo del evento a su distancia cuando siempre es (aproximadamente) el mismo brillo real estándar, este es el método utilizado para calcular la distancia a la galaxia que muestra esta nova observada.

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