Hoinga: el remanente de supernova más grande jamás descubierto con rayos X

En el primer estudio de todo el cielo realizado por el telescopio de rayos X eROSITA a bordo del SRG, los astrónomos del Instituto Max Planck de Física Extraterrestre han identificado un remanente de supernova previamente desconocido, denominado "Hoinga". El hallazgo se confirmó en datos de radio de archivo y marca el primer descubrimiento de una asociación conjunta entre Australia y eROSITA establecida para explorar nuestra Galaxia utilizando múltiples longitudes de onda, desde ondas de radio de baja frecuencia hasta rayos X energéticos. El remanente de la supernova Hoinga es muy grande y está ubicado lejos del plano galáctico, un primer hallazgo sorprendente, lo que implica que los próximos años podrían traer muchos más descubrimientos.

Imagen compuesta de rayos X y radio de Hoinga. Los rayos X descubiertos por eROSITA son emitidos por los desechos calientes del progenitor explotado, mientras que las antenas de radio detectan la emisión de sincrotrón de electrones relativistas, que se desaceleran en la capa remanente exterior. Crédito: eROSITA / MPE (rayos X), CHIPASS / SPASS / N. Hurley-Walker, ICRAR-Curtin (Radio)

Las estrellas masivas terminan sus vidas en gigantescas explosiones de supernovas cuando los procesos de fusión en su interior ya no producen suficiente energía para contrarrestar su colapso gravitacional. Pero incluso con cientos de miles de millones de estrellas en una galaxia, estos eventos son bastante raros. En nuestra Vía Láctea, los astrónomos estiman que una supernova debería ocurrir en promedio cada 30 a 50 años. Si bien la supernova en sí solo es observable en una escala de tiempo de meses, sus remanentes pueden detectarse durante unos 100.000 años. Estos remanentes están compuestos por el material expulsado por la estrella que explota a altas velocidades y forman choques cuando golpean el medio interestelar circundante.

Hoy en día se conocen alrededor de 300 remanentes de supernovas de este tipo, mucho menos de los 1200 que se estima que deberían ser observables en toda nuestra Galaxia de origen. Entonces, o los astrofísicos han entendido mal la tasa de supernovas, o hasta ahora se ha pasado por alto a una gran mayoría. Un equipo internacional de astrónomos está utilizando ahora los escaneos de todo el cielo del telescopio de rayos X eROSITA para buscar restos de supernovas previamente desconocidos. Con temperaturas de millones de grados, los escombros de tales supernovas emiten radiación de alta energía, es decir, deberían aparecer en los datos de la encuesta de rayos X de alta calidad.

“Nos sorprendió mucho que el primer remanente de supernova apareciera de inmediato”, dice Werner Becker del Instituto Max Planck de Física Extraterrestre. “Hoinga” es el remanente de supernova más grande jamás descubierto en rayos X. Con un diámetro de aproximadamente 4,4 grados, cubre un área que es aproximadamente 90 veces más grande que la luna llena. “Además, se encuentra muy lejos del plano galáctico, lo cual es muy inusual”, agrega. La mayoría de las búsquedas anteriores de remanentes de supernovas se han concentrado en el disco de nuestra galaxia, donde la actividad de formación de estrellas es más alta y, por lo tanto, los remanentes estelares deberían ser más numerosos, pero parece que esta estrategia de búsqueda ha pasado por alto muchos remanentes de supernovas.

Recorte del primer levantamiento de todo el cielo SRG / eROSITA. El remanente de la supernova Hoinga está marcado. La gran fuente brillante en el cuadrante inferior de la imagen proviene del remanente de supernova "Vela" con "Pupis-A". Los colores de la imagen están correlacionados con las energías de los fotones de rayos X detectados. El rojo representa el rango de energía de 0,3-0,6 keV, el verde 0,6-1,0 keV y el azul 1,0-2,3 keV. © SRG / eROSITA

Después de que los astrónomos encontraron el objeto en los datos de todo el cielo de eROSITA, recurrieron a otros recursos para confirmar su naturaleza. Hoinga es apenas visible, también lo es en los datos tomados por el telescopio de rayos X ROSAT hace 30 años, pero nadie lo notó antes debido a su debilidad y su ubicación en una alta latitud galáctica. Sin embargo, la confirmación real provino de los datos de radio, la banda espectral donde se encontraron hasta ahora el 90% de todos los remanentes de supernovas conocidas.

“Revisamos datos de radio de archivo y había estado allí, esperando ser descubierto”, se maravilla Natasha Walker-Hurley del nodo de la Universidad Curtin del Centro Internacional de Investigación de Radioastronomía en Australia. “La emisión de radio en estudios de hace 10 años confirmó claramente que Hoinga es un remanente de supernova, por lo que puede haber aún más de estos por ahí

El telescopio de rayos X eROSITA realizará un total de ocho estudios de todo el cielo y es aproximadamente 25 veces más sensible que su predecesor ROSAT. Ambos observatorios fueron diseñados, construidos y operados por el Instituto Max Planck de Física Extraterrestre. Los astrónomos esperaban descubrir nuevos remanentes de supernovas en los datos de rayos X durante los próximos años, pero se sorprendieron al identificar uno tan temprano en el programa. Combinado con el hecho de que la señal ya está presente en datos de hace décadas, esto implica que muchos remanentes de supernovas podrían haberse pasado por alto en el pasado debido al bajo brillo de la superficie, ubicaciones inusuales o debido a otras emisiones cercanas de fuentes más brillantes. Junto con los próximos estudios de radio, el estudio de rayos X eROSITA muestra una gran promesa para encontrar muchos de los remanentes de supernovas perdidos, ayudando a resolver este misterio astrofísico de larga data.

Notas

1. El nombre Hoinga para el remanente de supernova fue elegido en honor a la ciudad natal del primer autor: Hoinga era el nombre medieval de Bad Hönningen am Rhein.

2. El 11 de junio de 2020, el telescopio eROSITA completó su primer estudio de todo el cielo de rayos X. Lanzado el 13 de julio de 2019 a bordo de la nave espacial SRG y ahora orbitando el segundo punto de Lagrange del sistema Tierra-Sol, el telescopio está en modo de escaneo continuo. eROSITA es el instrumento principal a bordo de SRG, una misión científica conjunta ruso-alemana apoyada por la Agencia Espacial Rusa (Roskosmos), en interés de la Academia de Ciencias de Rusia representada por su Instituto de Investigación Espacial (IKI) y el Deutsches Zentrum für Luft - und Raumfahrt (DLR). El desarrollo y construcción del instrumento de rayos X eROSITA fue dirigido por el Instituto Max Planck de Física Extraterrestre (MPE), con contribuciones del Observatorio Dr. Karl Remeis de Bamberg, el Observatorio de la Universidad de Hamburgo, el Instituto Leibniz de Astrofísica de Potsdam (AIP ), y el Instituto de Astronomía y Astrofísica de la Universidad de Tübingen, con el apoyo de DLR y la Sociedad Max Planck. El Instituto Argelander de Astronomía de la Universidad de Bonn y la Ludwig-Maximilians-Universität Munich también participaron en la preparación científica de eROSITA.

Publicación original: 

1. W. Becker, N. Hurley-Walker, Cap. Weinberger, L. Nicastro, M. G. F. Mayer, A. Merloni, J. Sanders

"Hoinga: un remanente de supernova descubierto en el SRG, eROSITA All-Sky Survey eRASS1". A&A, aceptado: 12 de febrero de 2021, fuente DOI

• Publicado en Max Planck Institute el 3 de marzo del 2021, enlace publicación.