MSH 15-52: Mano cósmica golpeando una pared

Los movimientos de una estructura cósmica notable se han medido por primera vez, utilizando el Observatorio de rayos X Chandra de la NASA. La onda expansiva y los escombros de una estrella que explotó se alejan del lugar de la explosión y chocan con una pared de gas circundante.

Imágenes de rayos X de MSH 15-52 Los astrónomos han capturado el movimiento de los restos en expansión de una estrella que explotó. Los datos de Chandra tomados durante 14 años muestran una onda expansiva y escombros alejándose del lugar de la explosión. Los gráficos presentan toda la nebulosa en forma de mano observada por Chandra, que fue producida por el púlsar que quedó después de la explosión. Los primeros planos resaltan el movimiento de la onda expansiva de la explosión en una región ubicada cerca de una de las "yemas de los dedos". Los cuadrados fijos encierran grupos de magnesio y neón que probablemente se formaron en la estrella antes de que explotara y se disparara al espacio una vez que la estrella explotó. Los astrónomos estiman que se ha ralentizado desde la explosión inicial después de chocar con una nube de gas vecina, pero aún se mueve a casi 14 millones de kilómetros por hora. Crédito: NASA / SAO / NCSU / Borkowski et al.

Los astrónomos estiman que la luz de la explosión de la supernova llegó a la Tierra hace unos 1.700 años, o cuando el imperio maya florecía y la dinastía Jin gobernaba China. Sin embargo, según los estándares cósmicos, el remanente de supernova formado por la explosión, llamado MSH 15-52, es uno de los más jóvenes de la Vía Láctea. La explosión también creó una estrella magnetizada ultradensa llamada púlsar, que luego hizo estallar una burbuja de partículas energéticas, una nebulosa emisora ​​de rayos X.

Desde la explosión, el remanente de supernova, formado por los escombros de la estrella destrozada, más la onda expansiva de la explosión, y la nebulosa de rayos X han ido cambiando a medida que se expanden hacia el espacio. En particular, el remanente de supernova y la nebulosa de rayos X ahora se asemejan a la forma de dedos y palma.

Un objeto pequeño y denso de solo doce millas de diámetro es responsable de esta hermosa nebulosa de rayos X que se extiende por 150 años luz. En el centro de esta imagen hecha por el Observatorio de rayos X Chandra de la NASA hay un púlsar muy joven y poderoso, conocido como PSR B1509-58, o B1509 para abreviar. El púlsar es una estrella de neutrones que gira rápidamente y que arroja energía al espacio que lo rodea para crear estructuras complejas e intrigantes, incluida una que se asemeja a una gran mano cósmica. En esta imagen, los rayos X de menor energía que detecta Chandra son de color rojo, el rango medio es verde y los más energéticos son azules. Los astrónomos piensan que B1509 tiene aproximadamente 1700 años, medido en el marco de tiempo de la Tierra (refiriéndose a cuándo los eventos son observables en la Tierra) y se encuentra a unos 17.000 años luz de distancia. Crédito: NASA / CXC / SAO / P.Slane, et al.

Anteriormente, los astrónomos habían publicado una vista completa de Chandra de la "mano", como se muestra en el gráfico principal. Un nuevo estudio ahora informa qué tan rápido se mueve el remanente de supernova asociado con la mano, cuando golpea una nube de gas llamada RCW 89. El borde interior de esta nube forma una pared de gas ubicada a unos 35 años luz del centro de la explosión. .

Para rastrear el movimiento, el equipo usó datos de Chandra de 2004, 2008 y luego una imagen combinada de observaciones tomadas a fines de 2017 y principios de 2018. Estas tres épocas se muestran en el recuadro del gráfico principal.

El rectángulo (fijo en el espacio) resalta el movimiento de la onda expansiva de la explosión, que se encuentra cerca de una de las yemas de los dedos. Esta característica se mueve a casi 14 millones de kilómetros por hora. Los cuadrados fijos (que se ven en las imágenes a continuación) encierran grupos de magnesio y neón que probablemente se formaron en la estrella antes de que explotara y se disparara al espacio una vez que estalló. Algunos de estos escombros de la explosión se mueven a velocidades aún más rápidas de más de 11 millones de millas por hora. Una versión en color de la imagen de 2018 muestra los dedos en azul y verde y los grupos de magnesio y neón en rojo y amarillo.

Si bien estas son velocidades asombrosas, en realidad representan una desaceleración del remanente. Los investigadores estiman que para llegar al borde más lejano de RCW 89, el material tendría que viajar en promedio a casi 30 millones de millas por hora. Esta estimación se basa en la edad del remanente de supernova y la distancia entre el centro de la explosión y RCW 89. Esta diferencia de velocidad implica que el material ha pasado a través de una cavidad de gas de baja densidad y luego se ha desacelerado significativamente al chocar con RCW 89.

La estrella que explotó probablemente perdió parte o la totalidad de su capa exterior de gas hidrógeno en un viento, formando una cavidad antes de explotar, al igual que la estrella que explotó para formar el conocido remanente de supernova Cassiopeia A (Cas A), que es mucho más joven a una edad de unos 350 años. Aproximadamente el 30% de las estrellas masivas que colapsan para formar supernovas son de este tipo. Los grupos de escombros que se ven en el remanente de supernova de 1.700 años de antigüedad podrían ser versiones más antiguas de los que se ven en Cas A en longitudes de onda ópticas en términos de sus velocidades y densidades iniciales. Esto significa que estos dos objetos pueden tener la misma fuente subyacente para sus explosiones, lo que probablemente esté relacionado con la forma en que explotan las estrellas con capas de hidrógeno despojadas. Sin embargo, los astrónomos aún no comprenden los detalles de esto y continuarán estudiando esta posibilidad.

Los astrónomos han capturado una "mano" cósmica golpeando una pared. La "mano" es en realidad una nebulosa de energía y partículas generadas por un púlsar. Cuando una onda expansiva de una estrella que explotó se mueve por el espacio, se dirige hacia una nube de gas. Este resultado proviene del Observatorio de rayos X Chandra de la NASA que abarca 14 años.

Un artículo que describe estos resultados apareció en la edición del 1 de junio de 2020 de The Astrophysical Journal Letters, y una preimpresión está disponible en línea. Los autores del estudio son Kazimierz Borkowski, Stephen Reynolds y William Miltich, todos de la Universidad Estatal de Carolina del Norte en Raleigh.

El Centro Marshall de Vuelos Espaciales de la NASA administra el programa Chandra. El Centro de Rayos X Chandra del Observatorio Astrofísico Smithsoniano controla la ciencia desde Cambridge Massachusetts y las operaciones de vuelo desde Burlington, Massachusetts.

Crédito NASA / SAO / NCSU / Borkowski et al.

• Publicado en Chandra el 24 de junio del 2021, enlace publicación.