Los astrónomos detectan una estrella de neutrones distante y solitaria.

E0102-72.3 casi un púlsar.
Imagen compuesta en luz visible y rayos X. El punto azul de la imagen rodeado del anillo rojo es el púlsar.

Los astrónomos descubrieron un tipo especial de estrella de neutrones por primera vez fuera de la galaxia Vía Láctea, utilizando datos del Observatorio de rayos X Chandra de la NASA y del Very Large Telescope (VLT) del Observatorio Europeo Austral en Chile.

Imagen en luz óptica de E0102 tealizada por el instrumento MUSE del VLT y datos
adicionales del telescopio espacial Hubble de la NASA/ESA.



Las estrellas de neutrones son núcleos ultra densos de estrellas masivas que se colapsan y experimentan una explosión de supernova. Esta estrella de neutrones recientemente identificada es una variedad rara que tiene un campo magnético bajo y ningún compañero estelar.

La estrella de neutrones se encuentra dentro de los restos de una supernova, conocida como 1E 0102.2-7219 (E0102 para abreviar), en la Pequeña Nube de Magallanes, ubicada a 200.000 años luz de la Tierra.

Esta nueva imagen compuesta de E0102 permite a los astrónomos aprender nuevos detalles sobre este objeto que fue descubierto hace más de tres décadas. En esta imagen, los rayos X de Chandra son de color azul y violeta, y los datos de luz visible del Explorador espectroscópico de unidades múltiples de VLT (MUSE) son de color rojo brillante. Los datos adicionales del Telescopio Espacial Hubble son de color rojo oscuro y verde.

Los remanentes de supernova ricos en oxígeno como E0102 son importantes para entender cómo las estrellas masivas fusionan los elementos más ligeros con los más pesados ​​antes de que exploten. Visto hasta unos miles de años después de la explosión original, los restos ricos en oxígeno contienen los restos expulsados ​​del interior de la estrella muerta. Esta ruina (visible como una estructura filamentosa verde en la imagen combinada) se observa hoy en día a toda velocidad tras ser expulsada a millones de millas por hora.

Imagen de E0102 en rayos X realizada por Chandra.


Las observaciones de Chandra de E0102 muestran que el remanente de supernova está dominado por una gran estructura en forma de anillo en rayos X, asociada con la onda expansiva de la supernova. Los nuevos datos de MUSE revelaron un anillo de gas más pequeño (en rojo brillante) que se expande más lentamente que la onda expansiva. En el centro de este anillo hay una fuente de rayos X similar a un punto azul. Juntos, el anillo pequeño y la fuente puntual actúan como un ojo de buey celestial.

Los datos combinados de Chandra y MUSE sugieren que esta fuente es una estrella de neutrones aislada, creada en la explosión de supernova hace unos dos milenios. La firma de energía de rayos X o "espectro" de esta fuente es muy similar a la de las estrellas de neutrones ubicadas en el centro de otros dos famosos supernovas ricas en oxígeno: Cassiopeia A (Cas A) y Puppis A. Estos dos las estrellas de neutrones tampoco tienen estrellas compañeras.

La falta de evidencia de emisión de radio extendida o radiación de rayos X pulsada, típicamente asociada con estrellas de neutrones altamente magnetizadas que giran rápidamente, indica que los astrónomos han detectado la radiación X de la superficie caliente de una estrella de neutrones aislada con campos magnéticos bajos. Se han detectado cerca de diez objetos de este tipo en la Vía Láctea, pero este es el primero detectado fuera de nuestra galaxia.

Pero, ¿cómo terminó esta estrella de neutrones en su posición actual, aparentemente compensada desde el centro de la capa circular de emisión de rayos X producida por la onda explosiva de la supernova? Una posibilidad es que la explosión de la supernova ocurrió cerca del centro del remanente, pero la estrella de neutrones fue expulsada del sitio en una explosión asimétrica, a una velocidad alta de cerca de dos millones de millas por hora. Sin embargo, en este escenario, es difícil explicar por qué la estrella de neutrones está, hoy en día, tan claramente rodeada por el anillo de gas recientemente descubierto visto en longitudes de onda ópticas.


Otra posible explicación es que la estrella de neutrones se mueve lentamente y su posición actual es más o menos donde ocurrió la explosión de la supernova. En este caso, el material en el anillo óptico puede haber sido expulsado durante la explosión de supernova, o por la estrella progenitora condenada hasta unos miles de años antes.

Un desafío para este segundo escenario es que el sitio de la explosión estaría ubicado lejos del centro del remanente, según lo determine la emisión de rayos X extendida. Esto implicaría un conjunto especial de circunstancias para el entorno de E0102: por ejemplo, una cavidad excavada por los vientos de la estrella progenitora antes de la explosión de la supernova y variaciones en la densidad del gas interestelar y el polvo que rodea al remanente.

Las observaciones futuras de E0102 en rayos X, ópticas y longitudes de onda de radio deberían ayudar a los astrónomos a resolver este nuevo y fascinante rompecabezas planteado por la solitaria estrella de neutrones.

Un documento que describe estos resultados fue publicado en la edición de abril de Nature Astronomy, y está disponible en línea. 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:
Rayos X: (NASA / CXC / ESO / F.Vogt et al); 
Óptico (ESO / VLT / MUSE y NASA / STScI)

• Fecha de lanzamiento 23 de mayo de 2018, enlace publicación.

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