G292.0+1.8: Chandra de la NASA atrapa a Pulsar en una trampa de velocidad de rayos X
Un púlsar joven está resplandeciendo a través de la Vía Láctea a una velocidad de más de un millón de millas por hora. Este velocista estelar, observado por el Observatorio de rayos X Chandra de la NASA, es uno de los objetos más rápidos de su tipo jamás vistos. Este resultado les enseña a los astrónomos más acerca de cómo algunas de las estrellas más grandes terminan con sus vidas.
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| El remanente de supernova G292.0+1.8 contiene un púlsar que se mueve a más de un millón de millas por hora, como se ve en la imagen de Chandra junto con una imagen óptica de Digitized Sky Survey. Los púlsares son estrellas de neutrones que giran rápidamente y que pueden formarse cuando las estrellas masivas se quedan sin combustible, colapsan y explotan. A veces, estas explosiones producen una "patada", que envió este púlsar a toda velocidad a través de los restos de la explosión de la supernova. Imágenes adicionales muestran una mirada de cerca a este púlsar en rayos X de Chandra, que lo observó tanto en 2006 como en 2016 para medir esta notable velocidad. Las cruces rojas en cada panel muestran la posición del púlsar en 2006. Crédito: X-ray: NASA/CXC/SAO/L. Xi et al.; Óptica: Palomar DSS2 |
Los púlsares son estrellas de neutrones que giran rápidamente y se forman cuando algunas estrellas masivas se quedan sin combustible, colapsan y explotan. Este púlsar atraviesa los restos de la explosión de supernova que lo creó, llamada G292.0+1.8, ubicada a unos 20.000 años luz de la Tierra.
"Vimos directamente el movimiento del púlsar en rayos X, algo que solo pudimos hacer con la visión muy aguda de Chandra", dijo Xi Long del Centro de Astrofísica | Harvard & Smithsonian (CfA), quien dirigió el estudio. "Debido a que está tan distante, tuvimos que medir el equivalente al ancho de una moneda de veinticinco centavos a unas 15 millas de distancia para ver este movimiento".
Para hacer este descubrimiento, los investigadores compararon imágenes de Chandra de G292.0+1.8 tomadas en 2006 y 2016. A partir del cambio de posición del púlsar durante el lapso de 10 años, calcularon que se está moviendo al menos 1,4 millones de millas por hora desde el centro del remanente de supernova en la parte inferior izquierda. Esta velocidad es aproximadamente un 30% más alta que una estimación previa de la velocidad del púlsar que se basó en un método indirecto, al medir qué tan lejos está el púlsar del centro de la explosión.
La velocidad recién determinada del púlsar indica que G292.0+1.8 y su púlsar pueden ser significativamente más jóvenes de lo que pensaban los astrónomos. Xi y su equipo estiman que G292.0+1.8 habría explotado hace unos 2000 años visto desde la Tierra, en lugar de hace 3000 años como se calculó previamente. Varias civilizaciones de todo el mundo estaban registrando explosiones de supernovas en ese momento, lo que abrió la posibilidad de que G292.0+1.8 se observara directamente.
"Solo tenemos un puñado de explosiones de supernova que también tienen un registro histórico confiable vinculado a ellas", dijo el coautor Daniel Patnaude, también de CfA, "por lo que queríamos verificar si G292.0+1.8 podría agregarse a este grupo."
Sin embargo, G292.0+1.8 está por debajo del horizonte para la mayoría de las civilizaciones del hemisferio norte que podrían haberlo observado, y no hay ejemplos registrados de una supernova observada en el hemisferio sur en la dirección de G292.0+1.8.
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| Una vista de primer plano del centro de la imagen Chandra de G292+1.8. Se muestra la dirección del movimiento del púlsar (flecha) y la posición del centro de la explosión (óvalo verde) en función del movimiento de los desechos observados en los datos ópticos. La posición del púlsar se extrapola 3000 años atrás y el triángulo representa la incertidumbre en el ángulo de la extrapolación. La concordancia de la posición extrapolada con el centro de la explosión da una edad de unos 2.000 años para el púlsar y G292+1,8. El centro de masa (cruz) de los elementos detectados por rayos X en los escombros (Si, S, Ar, Ca) está en el lado opuesto del centro de la explosión del púlsar en movimiento. Esta asimetría en los escombros en la parte superior derecha de la explosión resultó en que el púlsar fuera empujado hacia la parte inferior izquierda, por conservación del impulso. Crédito: Rayos X: NASA/CXC/SAO/L. Xi et al.; Óptica: Palomar DSS2 |
Además de aprender más sobre la edad de G292.0+1.8, el equipo de investigación también examinó cómo la supernova le dio al púlsar su poderosa patada. Hay dos posibilidades principales, ambas relacionadas con que la supernova no expulse material de manera uniforme en todas las direcciones. Una posibilidad es que los neutrinos producidos en la explosión sean expulsados asimétricamente, y la otra es que los desechos de la explosión sean expulsados asimétricamente. Si el material tiene una dirección preferida, el púlsar será expulsado en la dirección opuesta debido al principio de la física llamado conservación del momento.
La cantidad de asimetría de neutrinos requerida para explicar la alta velocidad en este último resultado sería extrema, apoyando la explicación de que la asimetría en los restos de la explosión le dio al púlsar su patada. Esto concuerda con una observación previa de que el púlsar se mueve en la dirección opuesta a la mayor parte del gas emisor de rayos X.
La energía impartida al púlsar por esta explosión fue gigantesca. Aunque solo tiene unas 10 millas de diámetro, la masa del púlsar es 500.000 veces mayor que la de la Tierra, y viaja 20 veces más rápido que la velocidad de la Tierra en órbita alrededor del Sol.
"Este púlsar es unas 200 millones de veces más energético que el movimiento de la Tierra alrededor del Sol", dijo el coautor Paul Plucinsky, también de CfA. "Parece haber recibido su poderosa patada solo porque la explosión de la supernova fue asimétrica".
Es probable que la verdadera velocidad a través del espacio sea superior a 1,4 millones de millas por hora porque la técnica de imagen solo mide el movimiento de lado a lado, en lugar de a lo largo de nuestra línea de visión hacia el púlsar. Un estudio independiente de Chandra de G292.0+1.8 dirigido por Tea Temim de la Universidad de Princeton sugiere que la velocidad a lo largo de la línea de visión es de aproximadamente 800 000 millas por hora, lo que da una velocidad total de 1,6 millones de millas por hora. Un artículo que describe este trabajo fue aceptado recientemente para su publicación en The Astrophysical Journal.
Los investigadores pudieron medir un cambio tan pequeño porque combinaron las imágenes de alta resolución de Chandra con una cuidadosa técnica de verificación de las coordenadas del púlsar y otras fuentes de rayos X mediante el uso de posiciones precisas del satélite Gaia de la Agencia Espacial Europea.
El último trabajo de Xi y su equipo sobre G292.0+1.8 se presentó en la reunión 240 de la Sociedad Astronómica Estadounidense en Pasadena, California. Los resultados también se discuten en un documento que ha sido aceptado en ApJ y está disponible en línea.
El Centro de Vuelo Espacial Marshall de la NASA administra el programa Chandra. El Centro de rayos X Chandra del Observatorio Astrofísico Smithsonian controla las operaciones científicas desde Cambridge, Massachusetts, y las operaciones de vuelo desde Burlington, Massachusetts.
Contactos con los medios:
megan watzke
Centro de rayos X Chandra, Cambridge, Massachusetts
617-496-7998
• Publicado en Chandra el 15 de junio del 2022, enlace publicación.
