El sistema Euclid vincula las alertas de Rubin para hallar supernovas

El amanecer de la astronomía de "Big Data" está llegando con la inminente activación del Observatorio Vera C. Rubin, del cual se espera que genere la asombrosa cifra de 10 millones de alertas de transitorios cada noche. Para gestionar este torrente de información, investigadores como Y. Wang, A. A. Nucita y J. -C. Cuillandre han desarrollado un prototipo de sistema automatizado diseñado para correlacionar estas alertas terrestres con observaciones de alta resolución del Telescopio Espacial Euclid. Esta integración permite la identificación de una supernova y otros fenómenos transitorios días antes de que las instalaciones terrestres puedan detectar el destello inicial, reduciendo significativamente el margen para comprender las explosiones estelares en sus etapas tempranas.

¿Qué es el sistema automatizado de Euclid para el emparejamiento de alertas de transitorios de Rubin?

El sistema automatizado de Euclid es una sofisticada canalización de software diseñada para sincronizar en tiempo real las alertas de transitorios del Observatorio Vera C. Rubin con los datos de los sondeos espaciales de la misión Euclid. Al cruzar estos flujos de datos, el sistema proporciona a los investigadores curvas de luz combinadas y recortes de imágenes de alta resolución que abarcan desde longitudes de onda visibles hasta el infrarrojo cercano. Este enfoque de doble perspectiva permite la identificación temprana de eventos cósmicos, como una supernova, aprovechando la sensibilidad superior de Euclid en el espectro del infrarrojo cercano.

Automatizar el proceso de correlación de datos es una necesidad logística para la astronomía moderna de dominio temporal. El Legacy Survey of Space and Time (LSST) del Observatorio Rubin utilizará filtros ugrizy para escanear el cielo austral, identificando millones de objetos en movimiento o cambiantes. Sin un puente automatizado hacia activos espaciales como Euclid, gran parte de los datos contextuales —como el entorno preciso de la galaxia anfitriona o las firmas infrarrojas precursoras— se perderían en el enorme volumen de alertas nocturnas. El prototipo del sistema garantiza que, cada vez que aparezca un transitorio en un campo que Euclid haya observado, los datos se unifiquen de inmediato.

¿Cómo complementa el sondeo de campo amplio de Euclid a los filtros ugrizy de Rubin?

El sondeo de campo amplio de Euclid complementa los filtros ópticos de Rubin al proporcionar imágenes de alta resolución en las bandas del infrarrojo cercano (NIR) y VIS que los telescopios terrestres no pueden lograr debido a la interferencia atmosférica. Mientras que Rubin rastrea cambios en la luz visible a través de seis filtros, Euclid añade fotometría infrarroja profunda e imágenes con una resolución de 0,1 segundos de arco. Esta sinergia es fundamental para corregir la refracción cromática diferencial y mejorar la precisión de las estimaciones del desplazamiento al rojo fotométrico de las galaxias anfitrionas de los transitorios.

La combinación de estas dos potencias crea una "huella dactilar" multilongitud de onda para cada evento detectado. Mientras Rubin proporciona los datos temporales de alta cadencia necesarios para rastrear el aumento de brillo de una supernova, Euclid aporta el detalle estructural del entorno cósmico circundante. Específicamente, los investigadores señalaron que el instrumento Visible (VIS) y el Espectrómetro y Fotómetro de Infrarrojo Cercano (NISP) de Euclid ofrecen una línea base de estados de "reposo" o detecciones de inicio temprano que la óptica terrestre, obstaculizada por la atmósfera de la Tierra, simplemente no puede resolver durante las primeras horas de una explosión.

• Mayor sensibilidad: Euclid detecta señales infrarrojas tenues que a menudo son los primeros indicadores de cataclismos estelares.
• Corrección atmosférica: Los datos espaciales proporcionan un punto de referencia "limpio" para calibrar las observaciones terrestres afectadas por el clima y la masa de aire.
• Contexto de la galaxia anfitriona: La alta resolución de Euclid permite una mejor separación de un transitorio del núcleo de su galaxia anfitriona, mejorando la precisión de las mediciones.

¿Por qué utilizar las alertas de la Zwicky Transient Facility como sustituto para Rubin?

Los investigadores utilizaron la Zwicky Transient Facility (ZTF) como sustituto porque actualmente proporciona un flujo de gran volumen de datos de transitorios del mundo real que imita la lógica de las futuras alertas de Rubin. Dado que el Observatorio Rubin aún no está en pleno funcionamiento, la ZTF sirve como el banco de pruebas ideal para validar la canalización de emparejamiento automatizado. Esto permite al equipo refinar los algoritmos de emparejamiento fotométrico y sustracción de imágenes utilizando flujos de datos en vivo existentes del Observatorio Palomar.

Las pruebas del sistema con datos de la ZTF ya han arrojado resultados científicos significativos, demostrando que la canalización puede manejar la alta velocidad de datos requerida para los sondeos modernos. Al procesar las alertas de la ZTF a través del sistema de emparejamiento de Euclid, el equipo demostró la capacidad de producir curvas de luz conjuntas que combinan la luz visible terrestre con datos espaciales. Esta fase de validación es esencial para garantizar que, cuando el Rubin comience su sondeo de 10 años, la infraestructura para procesar sus 10 millones de alertas nocturnas ya esté ampliamente probada y sea eficiente.

Detección temprana: el caso de la SN 2024pvw

Uno de los éxitos más convincentes de este prototipo de sistema fue la detección de la SN 2024pvw, una supernova que Euclid capturó aproximadamente tres días antes de que fuera señalada por las instalaciones terrestres. Estos datos de fase temprana son increíblemente raros y valiosos científicamente, ya que capturan la física de la "ruptura del choque" inicial o la fase de enfriamiento temprano de la explosión. Determinar el momento exacto de la muerte de una estrella permite a los astrofísicos modelar el tamaño y la composición de la estrella progenitora con una precisión sin precedentes.

La identificación de la SN 2024pvw destaca el potencial de "alerta temprana" de la asociación Euclid-Rubin. En este caso, el sistema automatizado identificó retrospectivamente el transitorio en las observaciones de campo profundo de Euclid, proporcionando un punto de datos previo al descubrimiento que los telescopios terrestres pasaron por alto debido a sus límites de sensibilidad más superficiales. Al rellenar los huecos de las primeras 72 horas de la explosión, el sistema proporciona el "eslabón perdido" en el ciclo de vida de las muertes estelares, transformando la forma en que categorizamos las diferentes clases de supernovas.

No detecciones y mediciones de la morfología de la anfitriona

El valor del sistema Euclid se extiende incluso a los casos en los que el telescopio no detecta un transitorio señalado por Rubin. Una no detección en las sensibles bandas infrarrojas de Euclid proporciona un límite superior crítico sobre el brillo del objeto, lo que ayuda a los teóricos a descartar ciertos modelos físicos. Por ejemplo, si un telescopio terrestre ve un destello brillante pero Euclid no ve nada en el infrarrojo, esto sugiere que el evento puede ser un tipo específico de estallido de alta energía en lugar de un colapso estelar envuelto en polvo.

Además, las imágenes de alta resolución de Euclid se utilizan para mejorar las mediciones de la morfología de la anfitriona. Al observar con extremo detalle la galaxia donde ocurre una supernova, los astrónomos pueden determinar si la estrella estaba ubicada en una región densa de formación estelar o en un suburbio galáctico tranquilo. Este contexto ambiental es un factor principal para comprender la diversidad de eventos transitorios en todo el universo. El sistema prototipo extrae automáticamente estas características de la galaxia anfitriona, proporcionando un conjunto de datos listo para que los investigadores analicen la relación entre las estrellas y sus entornos.

El futuro de la astronomía de dominio temporal

A medida que nos acercamos a mediados de la década de 2020, la sinergia entre los observatorios terrestres y espaciales se convertirá en la columna vertebral de la astronomía de dominio temporal. El sistema de emparejamiento automatizado desarrollado por Wang y sus colegas representa un cambio de las observaciones manuales y dirigidas hacia una fusión de datos sistemática y a gran escala. Se espera que este enfoque conduzca al descubrimiento de eventos cósmicos raros, como kilonovas (la fusión de estrellas de neutrones) o eventos de disrupción de marea, donde un agujero negro desgarra a una estrella que pasa cerca.

Los próximos pasos para el equipo de investigación implican escalar el sistema para manejar la capacidad total de 10 millones de alertas por noche del LSST. Al fortalecer la colaboración entre la misión Euclid de la Agencia Espacial Europea y el Observatorio Rubin de la National Science Foundation, la comunidad astronómica está construyendo una red global —y orbital— para capturar los eventos más fugaces y energéticos del cosmos. Esta infraestructura garantiza que ningún destello en el cielo nocturno, por breve o distante que sea, quede sin registrar o sin analizar.