Un cangrejo caminando a través del tiempo.

La nebulosa del Cangrejo, Messier 1 y su púlsar.
Imagen compuesta de la nebulosa del cangrejo concretamente de su estrella de neutrones en luz visible, rayos X e infrarrojos.

Chandra.

El próximo año se conmemora el vigésimo aniversario del lanzamiento del Observatorio de rayos X Chandra de la NASA al espacio. La Nebulosa del Cangrejo fue uno de los primeros objetos que Chandra examinó con su aguda visión de rayos X, y desde entonces ha sido un blanco frecuente del telescopio.

Hay muchas razones por las cuales la Nebulosa del Cangrejo es un objeto tan bien estudiado. Por ejemplo, es uno de un puñado de casos en los que hay una fuerte evidencia histórica de cuándo explotó la estrella. Tener esta línea de tiempo definitiva ayuda a los astrónomos a comprender los detalles de la explosión y sus consecuencias.

HST.

En el caso del Cangrejo, los observadores en varios países informaron la aparición de una "nueva estrella" en 1054 A.D. en la dirección de la constelación de Tauro. Mucho se ha aprendido sobre el Cangrejo desde entonces. Hoy en día, los astrónomos saben que la Nebulosa del Cangrejo está impulsada por una estrella de neutrones altamente magnetizada que gira rápidamente llamada púlsar, que se formó cuando una estrella masiva se quedó sin combustible nuclear y colapsó. La combinación de rotación rápida y un fuerte campo magnético en el Cangrejo genera un intenso campo electromagnético que crea chorros de materia y antimateria que se alejan de los polos norte y sur del pulsar, y un viento intenso que fluye en dirección ecuatorial.

Spitzer.

La última imagen del Cangrejo es un compuesto con rayos X de Chandra (azul y blanco), el Telescopio Espacial Hubble de la NASA (púrpura) y el Telescopio Espacial Spitzer de la NASA (rosa). La extensión de la imagen de rayos X es más pequeña que las otras porque los electrones extremadamente energéticos que emiten rayos X irradian su energía más rápidamente que los electrones de menor energía que emiten luz óptica e infrarroja.

Este nuevo compuesto se suma a un legado científico, que abarca casi dos décadas, entre Chandra y la Nebulosa del Cangrejo. Aquí hay una muestra de las muchas ideas que los astrónomos han obtenido sobre este objeto famoso usando Chandra y otros telescopios.

1999.
Pocas semanas después de ser desplegado en órbita desde el transbordador espacial Columbia durante el verano de 1999, Chandra observó la Nebulosa del Cangrejo. Los datos de Chandra revelaron características en el Cangrejo nunca antes vistas, incluido un anillo brillante de partículas de alta energía alrededor del corazón de la nebulosa.






2002. 
La naturaleza dinámica de la Nebulosa del Cangrejo se reveló vívidamente en 2002 cuando los científicos produjeron vídeos basados ​​en observaciones coordinadas de Chandra y Hubble realizadas durante varios meses. El anillo brillante que se ve antes consiste en alrededor de dos docenas de nudos que se forman, se iluminan y se desvanecen, se estremecen y ocasionalmente experimentan explosiones que dan lugar a la expansión de nubes de partículas, pero permanecen en el mismo lugar.

Estos nudos son causados ​​por una onda de choque, similar a un estampido sónico, donde las partículas de movimiento rápido del púlsar se estrellan contra el gas circundante. Las volutas brillantes que se originan en este anillo se mueven hacia afuera a la mitad de la velocidad de la luz para formar un segundo anillo de expansión más alejado del púlsar.

2006.
En 2003, se lanzó el Telescopio Espacial Spitzer y el telescopio infrarrojo espacial se unió a Hubble, Chandra y el Observatorio de Rayos Gamma Compton y completó el desarrollo del programa "Gran Observatorio" de la NASA. Unos años más tarde, se lanzó la primera imagen compuesta del Cangrejo con datos de Chandra (azul claro), Hubble (verde y azul oscuro) y Spitzer (rojo).





2008. 
A medida que Chandra continuó tomando observaciones del Cangrejo, los datos proporcionaron una imagen más clara de lo que estaba sucediendo en este objeto dinámico. En 2008, los científicos primero informaron una vista del límite débil de la nebulosa del viento pulsar de la Nebulosa del Cangrejo (es decir, un capullo de partículas de alta energía que rodea el púlsar).

Los datos mostraron estructuras a las que los astrónomos se refieren como "dedos", "bucles" y "bahías". Estas características indicaron que el campo magnético de la nebulosa y los filamentos de la materia más fría controlan el movimiento de los electrones y positrones. Las partículas pueden moverse rápidamente a lo largo del campo magnético y viajar varios años luz antes de irradiar su energía. Por el contrario, se mueven mucho más lentamente perpendiculares al campo magnético, y viajan solo una corta distancia antes de perder su energía.

2011. 
Las películas en Time-lapse de Chandra de los datos de la Nebulosa del Cangrejo han sido herramientas poderosas para mostrar las dramáticas variaciones en la emisión de rayos X cerca del púlsar. En 2011, las observaciones de Chandra, obtenidas entre septiembre de 2010 y abril de 2011, se obtuvieron para identificar la ubicación de llamaradas de rayos gamma observadas por el Observatorio de Rayos Gamma Fermi de la NASA y el satélite AGILE de Italia. Los observatorios de rayos gamma no pudieron ubicar la fuente de las erupciones dentro de la nebulosa, pero los astrónomos esperaban que Chandra, con sus imágenes de alta resolución, lo hiciera.

Se realizaron dos observaciones de Chandra cuando se produjeron fuertes llamaradas de rayos gamma, pero no se observaron pruebas claras para las erupciones correlacionadas en las imágenes de Chandra. A pesar de esta falta de correlación, las observaciones de Chandra ayudaron a los científicos a adentrarse en una explicación de los brotes de rayos gamma. Aunque quedan otras posibilidades, Chandra proporcionó evidencia de que las partículas aceleradas produjeron las erupciones de rayos gamma.

2014.
Para celebrar el 15º aniversario del lanzamiento de Chandra, se lanzaron varias imágenes nuevas de restos de supernova, incluida la Nebulosa del Cangrejo. Esta fue una imagen de "tres colores" de la Nebulosa del Cangrejo, donde los datos de rayos X se dividieron en tres bandas de energía diferentes. En esta imagen, los rayos X de menor energía detectados por Chandra son rojos, los medianos son verdes y los rayos X de mayor energía del cangrejo son de color azul. Tenga en cuenta que la extensión de los rayos X de mayor energía en la imagen es menor que los demás. Esto se debe a que los electrones más energéticos responsables de los rayos X de mayor energía irradian su energía más rápidamente que los electrones de menor energía.



2017.
Basándose en las imágenes en múltiples longitudes de onda del Cangrejo del pasado, se creó una vista muy detallada de la Nebulosa del Cangrejo en 2017 utilizando datos de telescopios que abarcan casi todo el espectro electromagnético. Las ondas de radio de Karl G. Jansky Very Large Array (rojo), los datos ópticos de Hubble (verde), los datos infrarrojos de Spitzer (amarillo) y los datos de rayos X de XMM-Newton (azul) y Chandra (violeta) produjeron un espectacular nueva imagen del Cangrejo.




El Centro Marshall para Vuelos Espaciales de la NASA en Huntsville, Alabama, administra el programa Chandra para la Dirección de Misiones Científicas de la NASA en Washington. El Observatorio Astrofísico Smithsonian de Cambridge, Massachusetts, controla la ciencia y las operaciones de vuelo de Chandra.




Crédito:
X-ray: NASA/CXC/SAO; 
Optical: NASA/STScI; 
Infrared: NASA-JPL-Caltech

• Publicado en Chandra el 14 de marzo del 2018.