Chandra de la NASA rebobina la historia de la gran erupción de la década de 1840

Utilizando imágenes tomadas durante 20 años con el Observatorio de rayos X Chandra de la NASA, los astrónomos han aprendido nuevos detalles importantes sobre una erupción de Eta Carinae presenciada en la Tierra a mediados del siglo XIX.

Los datos de Chandra que abarcan décadas se han combinado en una nueva película que contiene fotogramas de Eta Carinae de 1999, 2003, 2009, 2014 y 2020. Los astrónomos utilizaron las observaciones de Chandra junto con datos del XMM-Newton de la ESA, para observar cómo la erupción estelar de Hace 180 años continúa expandiéndose hacia el espacio a velocidades de hasta 7,2 millones de kilómetros por hora. Los nuevos conocimientos adquiridos por Eta Carinae muestran cómo diferentes observatorios espaciales pueden trabajar juntos para ayudarnos a comprender los cambios en el universo que se desarrollan en escalas de tiempo humanas.

A artículo que describe estos resultados aparece en La revista astrofísica.

Eta Carinae es un sistema que contiene dos estrellas masivas (una tiene aproximadamente 90 veces la masa del Sol y la otra aproximadamente 30 veces la masa del Sol). A mediados del siglo XIX, se observó que Eta Carinae había sufrido una gran explosión que los astrónomos denominaron la «Gran Erupción». Durante este evento, Eta Carinae expulsó entre 10 y 45 veces la masa del sol. Este material se convirtió en un denso par de nubes de gas esféricas, ahora llamadas Nebulosa del Homúnculo, en lados opuestos de las dos estrellas.

Hace unos 50 años se descubrió un brillante anillo de rayos X alrededor de la Nebulosa del Homúnculo y se estudió en trabajos anteriores de Chandra. La nueva película de Chandra, además de una imagen profunda generada mediante la adición de datos, revela pistas importantes sobre la volátil historia de Eta Carinae, incluida la rápida expansión del anillo y una débil capa de rayos X previamente desconocida fuera de él.

«Interpretamos esta tenue capa de rayos X como la onda de choque de la Gran Erupción de la década de 1840», dijo Michael Corcoran del Centro de Vuelos Espaciales Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland, quien dirigió el estudio. «Cuenta una parte importante de la historia de Eta Carinae que de otro modo no sabríamos».

Debido a que la capa exterior de rayos X recién descubierta tiene una forma y orientación similares a las de la Nebulosa del Homúnculo, Corcoran y sus colegas creen que ambas estructuras tienen un origen común.

La idea es que el material fue expulsado de Eta Carinae mucho antes de la Gran Erupción de 1843, en algún momento entre 1200 y 1800, basándose en el movimiento de acumulaciones de gas observado previamente en datos del Telescopio Espacial Hubble de la NASA. Más tarde, la rápida onda de choque de la Gran Erupción arrasó el espacio, colisionando y calentando los cúmulos a millones de grados para crear el brillante anillo de rayos X. La onda expansiva ya ha traspasado el anillo luminoso.

«La forma de esta débil capa de rayos X es un giro de la trama en mi mente», dijo el coautor Kenji Hamaguchi, investigador de la Universidad de Maryland, condado de Baltimore, y Goddard de la NASA. «Esto nos muestra que la débil capa, el homúnculo, y el brillante anillo interior probablemente provienen de erupciones del sistema estelar».

Con XMM-Newton, los investigadores observaron que el brillo de los rayos X de Eta Carinae disminuía con el tiempo, lo que coincide con observaciones anteriores del sistema tomadas con el telescopio Neutron Star Interior Composition Explorer (NICER) de la NASA en la Estación Espacial Internacional. Los autores aplicaron un modelo simple para estimar qué tan brillante era Eta Carinae en rayos X en el momento de la Gran Erupción y combinaron esto con la velocidad del material (determinada a partir de la película) para estimar qué tan rápido fue expulsado el gas de alta velocidad. . .

Los investigadores combinaron esta información con una estimación de cuánto gas fue expulsado para determinar que la Gran Erupción probablemente consistió en dos explosiones. Hubo una primera y rápida expulsión de una pequeña cantidad de gas rápido y de baja densidad que produjo la onda de choque de rayos X. A esto le siguió la expulsión más lenta de gas denso que finalmente formó la Nebulosa del Homúnculo.

Un equipo dirigido por Nathan Smith de la Universidad de Arizona, uno de los coautores del nuevo estudio de rayos X, sugirió anteriormente que la Gran Erupción fue causada por la fusión de dos estrellas, en lo que originalmente era un sistema triple. Esto también explicaría la estructura en forma de anillo que se ve en los rayos X, porque haría que el material fuera expulsado sobre un plano.

«La historia de Eta Carinae es cada vez más interesante», dijo Smith. «Toda la evidencia sugiere que Eta Carinae sobrevivió a una explosión muy poderosa que normalmente destruiría una estrella. No puedo esperar al próximo episodio de datos para descubrir qué otras sorpresas nos tiene reservadas Eta Carinae».