G344.7-0.1, cuando explota una estrella estable
Las enanas blancas se encuentran entre las estrellas más estables. Si se las deja solas, estas estrellas que han agotado la mayor parte de su combustible nuclear, aunque suelen ser tan masivas como el Sol, y se han reducido a un tamaño relativamente pequeño, pueden durar miles de millones o incluso billones de años.
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| Estas imágenes muestran G344.7-0.1, un remanente de supernova creado por una supuesta supernova de Tipo Ia, que muestra rayos X de Chandra, datos infrarrojos de Spitzer y datos de radio del Very Large Array y el Australia Telescope Compact Array. Las supernovas de tipo Ia pueden ocurrir cuando una enana blanca extrae material de una estrella compañera hasta que la enana blanca crece tanto que se vuelve inestable y explota. Los estudios de los elementos que dejó la explosión como este son algunas de las mejores herramientas disponibles para que los científicos comprendan mejor los detalles de las supernovas de Tipo Ia. Crédito: Rayos X: NASA / CXC / Tokyo Univ. de la ciencia / K. Fukushima, et al .; IR: NASA / JPL / Spitzer; Radio: CSIRO / ATNF / ATCA |
Sin embargo, una enana blanca con una estrella compañera cercana puede convertirse en un polvorín cósmico. Si la órbita del compañero lo acerca demasiado, la enana blanca puede extraer material de él hasta que la enana blanca crezca tanto que se vuelva inestable y explote. Este tipo de explosión estelar se llama supernova de Tipo Ia.
Si bien los astrónomos generalmente aceptan que tales encuentros entre enanas blancas y estrellas compañeras "normales" son una fuente probable de explosiones de supernovas de Tipo Ia, muchos detalles del proceso no se comprenden bien. Una forma de investigar el mecanismo de explosión es observar los elementos que dejó la supernova en sus escombros o eyecciones.
Esta nueva imagen compuesta muestra G344.7-0.1, un remanente de supernova creado por una supernova de Tipo Ia, a través de los ojos de diferentes telescopios. Los rayos X del Observatorio de rayos X Chandra de la NASA (azul) se han combinado con datos infrarrojos del Telescopio Espacial Spitzer de la NASA (amarillo y verde), así como datos de radio del Very Large Array de NSF y el Telescopio de Australia de la Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation. Compact Array (rojo).
Chandra es una de las mejores herramientas disponibles para que los científicos estudien los remanentes de supernovas y midan la composición y distribución de los elementos "pesados", es decir, cualquier cosa que no sea hidrógeno y helio, que contienen.
Los astrónomos estiman que G344.7-0.1 tiene entre 3.000 y 6.000 años en el marco de tiempo de la Tierra. Por otro lado, los remanentes de Tipo Ia más conocidos y ampliamente observados, incluidos Kepler, Tycho y SN 1006, han explotado en el último milenio más o menos visto desde la Tierra. Por lo tanto, esta mirada profunda a G344.7-0.1 con Chandra les da a los astrónomos una ventana a una fase importante más adelante en la evolución de un remanente de supernova de Tipo Ia.
Tanto la onda expansiva como los escombros estelares producen rayos X en los remanentes de supernovas. A medida que los escombros se mueven hacia afuera desde la explosión inicial, encuentran resistencia del gas circundante y se ralentizan, creando una onda de choque inversa que viaja hacia el centro de la explosión. Este proceso es análogo a un atasco en una carretera, donde a medida que pasa el tiempo, un número cada vez mayor de automóviles se detendrá o reducirá la velocidad detrás del accidente, lo que hará que el atasco se desplace hacia atrás. El choque inverso calienta los escombros a millones de grados, haciendo que brillen en rayos X.
Los remanentes de tipo Ia como Kepler, Tycho y SN 1006 son demasiado jóvenes para que el choque inverso tenga tiempo de viajar plausiblemente hacia atrás para calentar todos los escombros en el centro del remanente. Sin embargo, la edad relativamente avanzada de G344.7-0.1 significa que el choque inverso se ha movido hacia atrás a través de todo el campo de escombros.
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| La imagen de Chandra de G344.7-0.1 muestra que la región con la mayor densidad de hierro (azul) está rodeada por estructuras en forma de arco (verde) que contienen silicio. Se encuentran estructuras similares a arcos para azufre, argón y calcio. Los datos de Chandra también sugieren que la región con la densidad de hierro más alta ha sido calentada por el choque inverso más recientemente que los elementos en las estructuras en forma de arco, lo que implica que está ubicada cerca del verdadero centro de la explosión estelar. Estos resultados apoyan las predicciones de modelos para explosiones de supernovas de Tipo Ia, que muestran que se producen elementos más pesados en el interior de una enana blanca en explosión. Crédito: Rayos X: NASA / CXC / Tokyo Univ. de la ciencia / K. Fukushima, et al .; IR: NASA / JPL / Spitzer; Radio: CSIRO / ATNF / ATCA |
Una versión en color separada de solo los datos de Chandra muestra la emisión de rayos X del hierro (azul) y el silicio (rojo) respectivamente, y los rayos X producidos por la aceleración de los electrones cuando son desviados por los núcleos de átomos que están cargados positivamente (verde). La región con la mayor densidad de hierro y las estructuras de silicio en forma de arco están etiquetadas.
La imagen de Chandra de G344.7-0.1 muestra que la región con la mayor densidad de hierro (azul) está rodeada por estructuras en forma de arco (verde) que contienen silicio. Se encuentran estructuras similares a arcos para azufre, argón y calcio. Los datos de Chandra también sugieren que la región con la densidad de hierro más alta ha sido calentada por el choque inverso más recientemente que los elementos en las estructuras en forma de arco, lo que implica que está ubicada cerca del verdadero centro de la explosión estelar. Estos resultados apoyan las predicciones de modelos para explosiones de supernovas de Tipo Ia, que muestran que se producen elementos más pesados en el interior de una enana blanca en explosión.
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| Imagen de autor del telescopio espacial de rayos X Chandra de la NASA. Crédito: NASA |
Esta imagen de Chandra de tres colores también muestra que el hierro más denso se encuentra a la derecha del centro geométrico del remanente de supernova. Es probable que esta asimetría se deba a que el gas que rodea al remanente es más denso a la derecha que a la izquierda.
Un artículo que describe estos resultados se publicó en la edición del 1 de julio de 2020 de The Astrophysical Journal y está disponible en línea. Los autores del estudio son Kotaro Fukushima (Universidad de Ciencias de Tokio, Japón), Hiroya Yamaguchi (JAXA), Patrick Slane (Centro de Astrofísica | Harvard & Smithsonian), Sangwook Park (Universidad de Texas, Austin), Satoru Katsuda (Universidad de Saitama) , Japón), Hidetoshi Sano (Universidad de Nagoya, Japón), Laura Lopez (Universidad Estatal de Ohio, Columbus), Paul Plucinsky (Centro de Astrofísica), Shogo Kobayashi (Universidad de Ciencias de Tokio) y Kyoko Matsushita (Universidad de Ciencias de Tokio) . Los datos de radio fueron proporcionados por Elsa Giacani del Instituto de Astronomía y Física Espacial, quien dirigió un estudio de G344.7-0.1 publicado en 2011 en la revista Astronomy and Astrophysics.
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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 de rayos X: NASA / CXC / Tokyo Univ. de la ciencia / K. Fukushima, et al .; IR: NASA / JPL / Spitzer; Radio: CSIRO / ATNF / ATCA
• Publicado en Chandra el 12 de octubre del 2021, enlace publicación.
