Cas A, la última mirada a la primera luz de Chandra.

Cassiopea A, Cas A.

Imagen combinación de imágenes de rayos X de Chandra e imágenes ópticas del Hubble de Cassiopeia A. Este último estudio de Cassiopeia A (Cas A) se suma a una larga colección de descubrimientos de Chandra en el transcurso de los 20 años del telescopio. Además de encontrar la estrella central de neutrones, los datos de Chandra han revelado la distribución de elementos esenciales para la vida expulsada por la explosión, han construido un notable modelo tridimensional del remanente de supernova y mucho más. Esta imagen fija combina datos del color de Chandra codificados por elemento con datos del telescopio espacial Hubble. Crédito: rayos X: NASA / CXC / SAO; Óptico: NASA / STScI.

El Observatorio de rayos X Chandra de la NASA ha capturado muchas imágenes espectaculares de fenómenos cósmicos durante sus dos décadas de operaciones, pero quizás el más icónico es el remanente de supernova Cassiopeia A.

Ubicado a unos 11,000 años luz de la Tierra, Cas A (como se le conoce) es el campo de escombros que queda tras una explosión de una estrella masiva. Cuando la estrella se quedó sin combustible, colapsó sobre sí misma y explotó como una supernova, posiblemente convirtiéndose brevemente en uno de los objetos más brillantes del cielo. (Aunque los astrónomos piensan que esto sucedió alrededor del año 1680, no hay registros históricos verificables para confirmar esto).

Las ondas de choque generadas por esta explosión sobrealimentaron los restos estelares y su entorno, haciendo que los escombros brillen intensamente en muchos tipos de luz, particularmente los rayos X. Poco después de que Chandra se lanzó a bordo del transbordador espacial Columbia el 23 de julio de 1999, los astrónomos ordenaron al observatorio que apuntara hacia Cas A. Apareció en la imagen oficial de "First Light" de Chandra, lanzada el 26 de agosto de 1999, y marcó un momento seminal no solo para el observatorio, sino también para el campo de la astronomía de rayos X. Cerca del centro del intrincado patrón de los escombros en expansión de la estrella destrozada, la imagen reveló, por primera vez, un objeto denso llamado estrella de neutrones que la supernova dejó atrás.

Desde entonces, Chandra ha regresado repetidamente a Cas A para aprender más sobre este importante objeto. Un nuevo vídeo muestra la evolución de Cas A a lo largo del tiempo, lo que permite a los espectadores ver cómo el gas increíblemente caliente, a unos 20 millones de grados Fahrenheit, se expande hacia afuera. Estos datos de rayos X se han combinado con datos de otro de los "Grandes Observatorios" de la NASA, el Telescopio Espacial Hubble, que muestra delicadas estructuras filamentosas de gases más fríos con temperaturas de aproximadamente 20 000 grados Fahrenheit. Se muestra que los datos de Hubble de un solo período de tiempo enfatizan los cambios en los datos de Chandra.

El vídeo muestra las observaciones de Chandra de Cas A desde 2000 hasta 2013. En ese momento, un niño podía ingresar al jardín de infantes y graduarse de la escuela secundaria. Si bien la transformación puede no ser tan evidente como la de un estudiante durante el mismo período, es notable observar cómo cambia un objeto cósmico en las escalas de tiempo humanas.

La región azul exterior de Cas A muestra la onda expansiva de la explosión. La onda expansiva se compone de ondas de choque, similares a los auges sónicos generados por un avión supersónico. Estas ondas de choque en expansión producen emisiones de rayos X y son sitios donde las partículas se aceleran a energías que alcanzan aproximadamente dos veces más que el acelerador más poderoso de la Tierra, el Gran Colisionador de Hadrones. A medida que la onda expansiva viaja hacia afuera a velocidades de aproximadamente 11 millones de millas por hora, se encuentra con el material circundante y se ralentiza, generando una segunda onda de choque, llamada "choque inverso", que viaja hacia atrás, de manera similar a cómo un atasco de tráfico viaja hacia atrás desde la escena de un accidente en una carretera.

Estos choques inversos generalmente se observan débiles y mucho más lentos que la onda expansiva. Sin embargo, un equipo de astrónomos liderado por Toshiki Sato de RIKEN en Saitama, Japón, y el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA, informaron choques inversos en Cas A que parecen brillantes y rápidos, con velocidades de entre 5 y 9 millones de millas por hora. Es probable que estos choques inversos inusuales sean causados ​​por la onda expansiva que se encuentra con grupos de material que rodean el remanente, como Sato y el equipo discuten en su estudio de 2018. Esto hace que la onda expansiva se desacelere más rápidamente, lo que reactiva el choque inverso, haciéndolo más brillante y rápido. Las partículas también se aceleran a energías colosales por estos choques que se mueven hacia adentro, alcanzando aproximadamente 30 veces las energías del LHC.

Este reciente estudio de Cas A se suma a una larga colección de descubrimientos de Chandra en el transcurso de los 20 años del telescopio. Además de encontrar la estrella central de neutrones, los datos de Chandra han revelado la distribución de elementos esenciales para la vida expulsada por la explosión (que se muestra arriba), han construido un notable modelo tridimensional del remanente de supernova y mucho más.

Los científicos también crearon un registro histórico en luz óptica de Cas A usando placas fotográficas del Observatorio Palomar en California desde 1951 y 1989 que habían sido digitalizadas por el programa Acceso digitalizado a un Sky Century @ Harvard (DASCH), ubicado en el Centro de Astrofísica El | Harvard y Smithsonian (CfA). Estos se combinaron con imágenes tomadas por el Telescopio Espacial Hubble entre 2000 y 2011. Esta mirada a largo plazo a Cas A permitió a los astrónomos Dan Patnaude de CfA y Robert Fesen de Dartmouth College aprender más sobre la física de la explosión y el remanente resultante de tanto la radiografía como los datos ópticos.

Este reciente estudio de Cas A se suma a una larga colección de descubrimientos de Chandra en el transcurso de los 20 años del telescopio. Además de encontrar la estrella de neutrones central, los datos de Chandra han revelado la distribución de elementos esenciales para la vida expulsada por la explosión, pistas sobre los detalles de cómo explotó la estrella y mucho más.

El Marshall Space Flight Center de la NASA administra el programa Chandra. El Centro de rayos X Chandra del Observatorio Astrofísico Smithsoniano controla las operaciones científicas y de vuelo desde Cambridge, Massachusetts.

Crédito de rayos X: NASA / CXC / RIKEN / T. Sato y col .; Óptico: NASA / STScI

• Publicado el 27 de agosto del 2.019, enlace publicación.