Los telescopios de la NASA persiguen al 'monstruo verde' entre escombros estelares

Al reunir datos de dos telescopios de la NASA, los astrónomos pueden haber resuelto un misterio que rodea a una extraña estructura encontrada en el campo de escombros de una estrella que explotó. Su trabajo reveló nuevos detalles sobre los restos de la estrella y la propia explosión.

Este estudio del conocido remanente de supernova Cassiopeia A (Cas A) utiliza datos del Observatorio de rayos X Chandra y el Telescopio Espacial James Webb e incluye la primera imagen de Cas A que combina datos de ambos telescopios.

La curiosa estructura se identificó por primera vez en los datos infrarrojos de Webb de abril de 2023. El origen de esta característica, apodada el “Monstruo Verde” debido a su similitud con la pared en el jardín izquierdo del Fenway Park, no estaba claro.

Sin embargo, al combinar los datos de Webb con los rayos X de Chandra, los investigadores creen que han buscado el origen del Monstruo Verde.

«Ya sospechábamos que el Monstruo Verde fue creado por una onda de choque de la estrella que explotó chocando contra el material que la rodea», dijo Jacco Vink de la Universidad de Amsterdam, quien dirige el trabajo de Chandra. «Chandra nos ayudó a resolver el caso».

Cuando una estrella masiva explotó para crear Cas A hace unos 340 años, desde la perspectiva de la Tierra creó una bola de materia y luz que se expandió hacia afuera. En las partes exteriores de Cas A, la onda expansiva golpea el gas circundante que fue expulsado por la estrella entre unos 10.000 y 100.000 años antes de la explosión. Esto formó un entorno favorable para la formación de polvo después de que el material estelar expulsado se enfriara.

Los datos del Chandra revelan gas caliente, principalmente procedente de restos de supernova, incluidos elementos como el silicio y el hierro, pero también de electrones energéticos que giran en espiral alrededor de las líneas del campo magnético en la onda expansiva. Estos electrones se iluminan como arcos finos cerca de la onda de choque y también aparecen en partes del interior. Webb destaca la emisión infrarroja del polvo que se calienta porque está incrustado en el gas caliente visto por Chandra y de restos de supernova mucho más fríos.

A pesar de esta caótica escena estelar, el Monstruo Verde se destacó claramente en la imagen original de Webb. Al analizar los datos del remanente de Chandra, Vink y sus colegas descubrieron que los filamentos en el exterior de Cas A de la onda expansiva coincidían estrechamente con las propiedades de rayos X del Monstruo Verde, incluyendo menos hierro y silicio que en los restos del Chandra. supernova. . Esto implica un origen común para el Monstruo Verde y la onda de choque.

Los datos de Chandra también muestran que todo el material del Monstruo Verde se está moviendo hacia nosotros, lo que indica que está chocando con el gas expulsado por la estrella en el lado cercano de Cas A. Su velocidad es aproximadamente la mitad de la velocidad promedio de explosión de la onda, lo que sugiere que la densidad del material en el Monstruo Verde es mucho mayor que la densidad promedio del material que rodea a Cas A. Este resultado podría ayudar a reconstruir la complicada historia de la masa perdida por la estrella antes de explotar.

«Concluimos que el Monstruo Verde también es parte de la onda expansiva y está bombardeando la parte central de Cas A en lugar de ser parte de ella. Luego eliminamos digitalmente el Monstruo Verde del resto de la imagen para aprender más sobre lo que está sucediendo. «… detrás de esto», dijo Ilse De Looze de la Universidad de Gante en Bélgica, quien es co-investigadora del estudio de Webb. «Es como si nos dieran un rompecabezas completo en 3D y pudiéramos sacar las piezas para ver qué hay dentro».

Chandra ve los restos de la estrella porque se calientan a decenas de millones de grados por ondas de choque, similares a los estallidos sónicos de un avión supersónico. Webb puede ver algo de material que no se vio afectado por las ondas de choque, lo que podría llamarse escombros «prístinos». Gran parte de esto está detrás del Monstruo Verde. Por lo tanto, la combinación de datos de Webb y Chandra proporciona un censo más completo de los restos de la estrella que explotó.

«Hemos hecho el primer mapa de los restos prístinos, parecidos a una red, en el centro de este remanente de supernova», dijo Dan Milisavljevic de la Universidad Purdue, quien dirigió el estudio de Webb y presentó estos resultados en la 243ª reunión de la Sociedad Astronómica Estadounidense en Nueva York. Orleáns. «Nunca antes nadie había visto estructuras como ésta en una estrella en explosión».

Para aprender más sobre la explosión de la supernova, el equipo comparó la visión de Webb de los restos primitivos de la estrella destruida con mapas de rayos X de elementos radiactivos que se crearon en la supernova. Utilizaron los datos NuSTAR (Nuclear Spectroscopic Telescope Array) de la NASA para mapear el titanio radiactivo, todavía visible hoy en día, y Chandra para mapear dónde estaba el níquel radiactivo, midiendo la ubicación del hierro. El níquel radiactivo se desintegra para formar hierro.

En esta comparación destacaron dos aspectos. Algunas hebras de escombros prístinos cerca del centro de Cas A, vistas con Webb, están conectadas con el hierro visto con Chandra más lejos. Se ve titanio radiactivo donde los restos originales son relativamente débiles.

Estas comparaciones sugieren que el material radiactivo visto en los rayos X ayudó a dar forma a los restos prístinos cerca del centro del remanente visto con Webb, formando cavidades. Las finas estructuras de los primeros escombros probablemente se formaron cuando las capas internas de la estrella se mezclaron violentamente con materia radiactiva caliente producida durante el colapso del núcleo de la estrella bajo la gravedad.

«Estos datos del estudio Webb y los hallazgos iniciales, respaldados por otros telescopios como Chandra, ayudan a resolver cuestiones no resueltas sobre explosiones estelares masivas que tienen amplias implicaciones para la formación y evolución de poblaciones estelares, y el enriquecimiento de metales y polvo de las galaxias». dijo Té Temim. de la Universidad de Princeton, quien es co-investigador del estudio de Webb.

Estos resultados se describen en dos artículos presentados a la Cartas de revistas astrofísicasuno dirigido por Dan Milisavljevic se centró en los resultados de Webb (preimprimir aquí) y el otro dirigido por Jacco Vink se centró en los resultados de Chandra (preimprimir aquí). También se están preparando artículos relacionados de otros miembros del equipo de investigación.