Chandra de la NASA rebobina la historia de la gran erupción de la década de 1840
Utilizando instantáneas tomadas durante 20 años con el Observatorio de rayos X Chandra de la NASA, los astrónomos han aprendido nuevos detalles importantes sobre una erupción de Eta Carinae presenciada en la Tierra a mediados del siglo XIX.
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| Una secuencia de lapso de tiempo de datos de Chandra de Eta Carinae con fotogramas de 1999, 2003, 2009, 2014 y 2020, junto con observaciones del XMM-Newton de la ESA, permite a los astrónomos observar cómo la erupción estelar continúa expandiéndose hacia el espacio a velocidades hasta 4,5 millones de millas por hora. La “Gran Erupción”, vista en la Tierra en el siglo XIX, produjo un denso par de nubes de gas esféricas ahora llamadas Nebulosa del Homúnculo en lados opuestos de las dos estrellas del sistema. El Homúnculo se ve claramente en una imagen compuesta separada de los datos de Chandra (naranja) con luz óptica del Telescopio Espacial Hubble (azul, violeta y blanco). Crédito: Rayos X: NASA/SAO/GSFC/M. Corcoran y otros; HST: NASA/ESA/STScI; Procesamiento de imágenes: NASA/CXC/SAO/L. Frattare, J. Major, N. Wolk |
Los datos de Chandra que abarcan décadas se han combinado en una nueva película que contiene fotogramas de Eta Carinae de 1999, 2003, 2009, 2014 y 2020. Los astrónomos utilizaron las observaciones de Chandra, junto con datos del XMM-Newton de la ESA (Agencia Espacial Europea), para Observe cómo la erupción estelar de hace 180 años continúa expandiéndose hacia el espacio a velocidades de hasta 4,5 millones de millas por hora. Los nuevos conocimientos obtenidos de Eta Carinae muestran cómo diferentes observatorios espaciales pueden trabajar juntos para ayudarnos a comprender los cambios en el universo que se desarrollan en las escalas de tiempo humanas.
Eta Carinae es un sistema que contiene dos estrellas masivas (una tiene aproximadamente 90 veces la masa del Sol y se cree que la otra tiene aproximadamente 30 veces la masa del Sol). A mediados del siglo XIX, se observó que Eta Carinae experimentó una gran explosión que los astrónomos denominaron la "Gran Erupción". Durante este evento, Eta Carinae expulsó entre 10 y 45 veces la masa del Sol. Este material se convirtió en un denso par de nubes esféricas de gas, ahora llamadas Nebulosa del Homúnculo, en lados opuestos de las dos estrellas.
Hace unos 50 años se descubrió un anillo brillante de rayos X alrededor de la Nebulosa del Homúnculo y se estudió en trabajos anteriores de Chandra. La nueva película de Chandra, además de una imagen profunda generada al sumar los datos, revela pistas importantes sobre la volátil historia de Eta Carinae, incluida la rápida expansión del anillo y una débil capa de rayos X previamente desconocida fuera de él.
"Hemos interpretado esta débil capa de rayos X como la onda expansiva de la Gran Erupción de la década de 1840", dijo Michael Corcoran del Centro de Vuelos Espaciales Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland, quien dirigió el estudio. "Cuenta una parte importante de la historia de fondo de Eta Carinae que de otro modo no hubiéramos conocido".
Debido a que la capa exterior de rayos X recién descubierta tiene una forma y orientación similares a las de la Nebulosa del Homúnculo, Corcoran y sus colegas creen que ambas estructuras tienen un origen común.
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| Una imagen compuesta adicional presenta observaciones ópticas y de rayos X de la explosión, dentro del anillo de gas naranja en expansión. Aquí, la explosión tiene forma de reloj de arena o de cáscara de maní, con extremos bulbosos y un centro estrecho. El caparazón es de un color malva translúcido, veteado de vetas de color púrpura. En el interior, en el estrecho centro, brilla una brillante luz blanca. La forma de la cáscara de maní está inclinada, con un extremo bulboso apuntando en dirección opuesta a nosotros, hacia la parte superior derecha, y el otro apuntando hacia nosotros, hacia la parte inferior izquierda. Esta es la misma orientación que el anillo naranja de gas. Eso indica que ambas estructuras tienen el mismo origen: la "Gran Erupción", observada hace unos 180 años. Crédito: Rayos X: NASA/SAO/GSFC/M. Corcoran y otros; HST: NASA/ESA/STScI; Procesamiento de imágenes: NASA/CXC/SAO/L. Frattare, J. Major, N. Wolk |
La idea es que el material fue expulsado de Eta Carinae mucho antes de la Gran Erupción de 1843, en algún momento entre 1200 y 1800, según el movimiento de acumulaciones de gas observado previamente en datos del Telescopio Espacial Hubble de la NASA. Más tarde, la rápida onda expansiva de la Gran Erupción atravesó el espacio, colisionando y calentando los grupos a millones de grados para crear el brillante anillo de rayos X. La onda expansiva ya ha superado el anillo brillante.
"La forma de esta débil capa de rayos X es un giro de la trama en mi mente", dijo el coautor Kenji Hamaguchi, investigador de la Universidad de Maryland, condado de Baltimore, y el Goddard de la NASA. "Nos muestra que la débil caparazón, el homúnculo y el brillante anillo interior probablemente provienen todos de erupciones del sistema estelar".
Con XMM-Newton, los investigadores vieron que el brillo de los rayos X de Eta Carinae se ha desvanecido con el tiempo, lo que coincide con observaciones anteriores del sistema obtenidas con el telescopio Neutron Star Interior Composition Explorer (NICER) de la NASA en la Estación Espacial Internacional. Los autores aplicaron un modelo simple para estimar qué tan brillante era Eta Carinae en rayos X en el momento de la Gran Erupción y combinaron esto con la velocidad del material (determinada a partir de la película) para estimar qué tan rápido fue expulsado el gas de alta velocidad.
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| A principios del siglo XIX, el sistema estelar binario Eta Carinae era débil y anodino. En las primeras décadas del siglo, se volvió cada vez más brillante, hasta que, en abril de 1843, era la segunda estrella más brillante del cielo, superada sólo por Sirio (que está casi mil veces más cerca de la Tierra). En los años siguientes, volvió a atenuarse gradualmente y en el siglo XX era totalmente invisible a simple vista. La estrella ha seguido variando su brillo desde entonces, y aunque vuelve a ser visible a simple vista en una noche oscura, nunca más se ha acercado a su pico de 1843. La mayor de las dos estrellas del sistema Eta Carinae es una estrella enorme e inestable que se acerca al final de su vida, y el evento que observaron los astrónomos del siglo XIX fue una experiencia estelar cercana a la muerte. Los científicos llaman a estos estallidos eventos impostores de supernova, porque parecen similares a las supernovas, pero no llegan a destruir su estrella. Aunque los astrónomos del siglo XIX no tenían telescopios lo suficientemente potentes como para ver en detalle el estallido de 1843, sus efectos pueden estudiarse hoy. Las enormes nubes de materia arrojadas hace un siglo y medio, conocidas como Nebulosa del Homúnculo, han sido un objetivo habitual del Hubble desde su lanzamiento en 1990. Esta imagen, tomada con la Cámara Avanzada para Sondeos del Canal de Alta Resolución es la más detallada Sin embargo, muestra cómo el material de la estrella no se expulsa de manera uniforme, sino que forma una enorme forma de mancuerna. Eta Carinae no sólo es interesante por su pasado, sino también por su futuro. Es una de las estrellas más cercanas a la Tierra que probablemente explotará en una supernova en un futuro relativamente cercano (aunque en escalas de tiempo astronómicas el “futuro cercano” aún podría estar a un millón de años de distancia). Cuando lo haga, espere una vista impresionante desde la Tierra, mucho más brillante aún que su último estallido: SN 2006gy, la supernova más brillante jamás observada, provino de una estrella del mismo tipo. Esta imagen consta de imágenes de luz ultravioleta y visible del canal de alta resolución de la cámara avanzada para encuestas del Hubble. El campo de visión tiene aproximadamente 30 segundos de arco de ancho. Crédito: ESA/Hubble y NASA |
Los investigadores combinaron esta información con una estimación de cuánto gas fue expulsado para determinar que la Gran Erupción probablemente consistió en dos explosiones. Hubo una primera y rápida expulsión de una pequeña cantidad de gas rápido y de baja densidad que produjo la onda expansiva de rayos X. A esto le siguió la eyección más lenta de gas denso que finalmente formó la Nebulosa del Homúnculo.
Un equipo dirigido por Nathan Smith de la Universidad de Arizona, uno de los coautores del nuevo estudio de rayos X, sugirió anteriormente que la Gran Erupción fue causada por la fusión de dos estrellas, en lo que originalmente era un sistema triple. Esto también explicaría la estructura en forma de anillo que se ve en los rayos X porque haría que el material fuera expulsado en un plano.
"La historia de Eta Carinae se vuelve cada vez más interesante", dijo Smith. “Toda la evidencia sugiere que Eta Carinae sobrevivió a una explosión muy poderosa que normalmente destruiría una estrella. No puedo esperar al próximo episodio de datos para descubrir qué otras sorpresas nos tiene reservadas Eta Carinae”.
Un artículo que describe estos resultados apareció en The Astrophysical Journal y está disponible en https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-4357/ac8f27 .
El Centro Marshall de Vuelos Espaciales de la NASA gestiona 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.
Contacto con los medios:
Megan Watzke
Centro de rayos X Chandra, Cambridge, Massachusetts
617-496-7998
Centro de vuelos espaciales
Jonathan Deal
Marshall, Huntsville, Alabama
256-544-0034
Publicadpo en Chandra el 26 de septiembre del 2023, enlace publicación.
