Cas A, explosión de una estrella de dentro a fuera.

Cassiopeia A (Cas A), modelo tridimensional.

Por primera vez, se ha creado una reconstrucción en tres dimensiones tridimensional (3-D) de un remanente de supernova. Esta sorprendente visualización de Cassiopeia A (Cas A), resultado de una explosión hace aproximadamente 330 años, utiliza datos de rayos X de Chandra, datos infrarrojos de Spitzer y datos ópticos preexistentes del telescopio de 4 metros de NOAO en Kitt Peak y el Telescopio Michigan-Dartmouth-MIT de 2,4 metros. En esta visualización, la región verde es principalmente hierro observada en rayos X. La región amarilla es una combinación de argón y silicio que se ve en los rayos X, ópticos e infrarrojos, incluidos los chorros de silicio, más restos externos vistos en la óptica. La región roja es restos fríos vistos en el infrarrojo. Finalmente, el azul revela la onda expansiva externa, la más prominente detectada en los rayos X.

La mayor parte del material que se muestra en esta visualización, que comienza con la interpretación de un artista de la estrella de neutrones previamente detectada por Chandra, es restos de la explosión que ha sido calentada por un choque que se mueve hacia adentro. El interior de material rojo al anillo amarillo / naranja todavía no se ha encontrado con el choque de movimiento hacia adentro y por lo tanto aún no se ha calentado. Se sabía que estos restos no perforados existían porque absorbían la luz de fondo del radio, pero solo recientemente se descubrieron en emisión infrarroja con Spitzer. La región azul está compuesta de gas que rodea la explosión que se calentó cuando fue golpeada por la onda expansiva saliente, como se ve claramente en las imágenes de Chandra.

Chandra.

Para crear esta visualización, los científicos aprovecharon tanto un fenómeno previamente conocido, el efecto Doppler, como una nueva tecnología que une la astronomía y la medicina. Cuando los elementos creados dentro de una supernova, como el hierro, el silicio y el argón, se calientan, emiten luz a ciertas longitudes de onda. El material que se mueve hacia el observador tendrá longitudes de onda más cortas y el material que se aleja tendrá longitudes de onda más largas. Como la cantidad del desplazamiento de la longitud de onda está relacionada con la velocidad del movimiento, se puede determinar qué tan rápido se mueven los desechos en cualquier dirección. Debido a que Cas A es el resultado de una explosión, los desechos estelares se están expandiendo radialmente hacia afuera desde el centro de la explosión. Usando geometría simple, los científicos pudieron construir un modelo 3-D utilizando toda esta información. Un programa llamado 3-D Slicer, modificado para uso astronómico por el Astronomical Medicine Project en Harvard, se utilizó para mostrar y manipular el modelo 3-D. El software comercial se usó para crear el 3-D fly-through.

Los filamentos azules que definen la onda expansiva no se asignaron utilizando el efecto Doppler porque emiten un tipo diferente de luz (radiación sincrotrón) que no emite luz en longitudes de onda discretas, sino en un continuo amplio. Los filamentos azules son solo una representación de los filamentos reales observados en la onda expansiva.

Spitzer.

Esta visualización muestra que hay dos componentes principales en este remanente de supernova: un componente esférico en las partes externas del remanente y un componente aplanado (tipo disco) en la región interna. El componente esférico consiste en la capa externa de la estrella que explotó, probablemente hecha de helio y carbono. Estas capas condujeron una onda expansiva esférica en el gas difuso que rodea la estrella. El componente aplanado, que los astrónomos no pudieron mapear en 3-D antes de estas observaciones de Spitzer, consiste en las capas internas de la estrella. Está hecho de varios elementos más pesados, no todos mostrados en la visualización, como oxígeno, neón, silicio, azufre, argón y hierro.

Las plumas o chorros de alta velocidad de este material se disparan desde la explosión en el plano del componente tipo disco mencionado anteriormente. Plumas de silicio aparecen en el noreste y suroeste, mientras que las de hierro se ven en el sureste y el norte. Estos chorros ya se conocían y las mediciones de velocidad Doppler se han realizado para estas estructuras, pero su orientación y posición con respecto al resto del campo de desechos nunca antes se había mapeado.

Esta nueva percepción de la estructura de Cas A obtenida de esta visualización tridimensional es importante para los astrónomos que construyen modelos de explosiones de supernova. Ahora, deben considerar que las capas externas de la estrella se separan esféricamente, pero las capas internas salen más parecidas a un disco con chorros de alta velocidad en múltiples direcciones.

Visualización de crédito:
NASA / CXC / D.Berry; Modelo: NASA / CXC / MIT / T.Delaney et al.

Publicado en Chandra el 6 de enero de 2009