SN 1006: IXPE y Chandra desenredan las teorías que rodean el remanente histórico de supernova

Cuando el objeto ahora llamado SN 1006 apareció por primera vez el 1 de mayo de 1006 d.C., era mucho más brillante que Venus y visible durante el día durante semanas. Astrónomos de China, Japón, Europa y el mundo árabe documentaron esta espectacular visión, que más tarde se supo que se trataba de una supernova. Con el advenimiento de la era espacial en la década de 1960, los científicos pudieron lanzar instrumentos y detectores por encima de la atmósfera terrestre para observar el Universo en longitudes de onda que están bloqueadas desde la Tierra, incluidos los rayos X. Los restos de SN 1006 fueron una de las fuentes de rayos X más débiles detectadas por la primera generación de satélites de rayos X.

Este comunicado presenta una imagen compuesta etiquetada del remanente de supernova SN 1006, restos de una estrella que explotó y que se asemeja a una bola roja moteada de fuego agitado contra un fondo más suave de estrellas. El turbulento remanente de supernova parece estar rodeado por un anillo diáfano azul y blanco que es más prominente en la parte inferior derecha y superior izquierda. Esta estructura es marcadamente diferente de otros restos de supernova redondeados. En la esquina superior izquierda de esta imagen compuesta, una sección etiquetada de SN 1006 está resaltada en un círculo teñido de azul. Dentro de este círculo, sólo se muestra el anillo exterior del remanente de supernova, no el material estelar rojo moteado que se agita en su interior. Este anillo es parte de la onda expansiva en expansión de la supernova, que ha sido observada en luz de rayos X tanto por Chandra como por el Imaging X-ray Polarimetry Explorer (IXPE). El suave fondo de estrellas fue capturado en luz infrarroja por el Telescopio Espacial Spitzer. Los científicos están utilizando estas observaciones para mapear las estructuras del campo magnético de SN 1006. Han conjeturado que la estructura de este remanente de supernova está ligada a la orientación de sus campos magnéticos. Los científicos teorizan que las ondas explosivas de la explosión inicial se corresponden más estrechamente con las líneas del campo magnético a lo largo de sus bordes superior izquierdo e inferior derecho. Esta correspondencia da como resultado que las partículas se aceleren eficientemente a altas velocidades. Crédito:  Rayos X: NASA/CXC/SAO (Chandra); NASA/MSFC/Univ. de Nanjing/P. Zhou y cols. (IXPE); IR: NASA/JPL/CalTech/Spitzer; Procesamiento de imágenes: NASA/CXC/SAO/J.Schmidt

Esta nueva imagen muestra SN 1006 de dos de los telescopios de rayos X actuales de la NASA, el Observatorio de rayos X Chandra y el Explorador de polarimetría de rayos X de imágenes (IXPE). En la imagen completa de SN 1006, el rojo, el verde y el azul muestran energías bajas, medias y altas detectadas por Chandra. Los datos IXPE, que miden la polarización de la luz de rayos X, se han añadido en la esquina superior izquierda del remanente en color violeta. Las líneas en esa esquina representan la dirección del campo magnético.

Antes de este resultado, las observaciones de rayos X de SN 1006 ofrecieron evidencia importante de que los restos de supernova pueden acelerar radicalmente los electrones, lo que los convierte en una fuente importante de rayos cósmicos altamente energéticos detectados en la Tierra. Las observaciones de Chandra de SN 1006 sugirieron previamente que el campo magnético en los bordes afilados del remanente de supernova en la parte superior izquierda e inferior derecha es casi diez veces más fuerte que las regiones circundantes. Esto mejora la aceleración de partículas a altas energías.

Los nuevos hallazgos de IXPE ayudaron a validar y aclarar las teorías de que la estructura única de SN 1006 está ligada a la orientación de su campo magnético, y que las ondas explosivas de supernova se corresponden más estrechamente con esas líneas de campo a lo largo de sus bordes superior izquierdo e inferior derecho, enviando de manera más eficiente partículas de energía que fluyen en esas direcciones.

Imágenes ópticas y de rayos X de SN1006 Una larga observación de Chandra revela el remanente de supernova SN 1006 con exquisito detalle. Al superponer diez puntos diferentes del campo de visión de Chandra, los astrónomos han tejido un tapiz cósmico del campo de escombros que se creó cuando una estrella enana blanca explotó, enviando su material al espacio visto desde la Tierra hace más de un milenio. En la imagen de Chandra, los rayos X de baja, media y alta energía están coloreados en rojo, verde y azul respectivamente. La imagen óptica muestra el campo estelar de la misma zona. Dado que SN 1006 pertenece a la clase de supernovas utilizadas para medir la expansión del Universo, los nuevos datos del Chandra proporcionan información sobre estos importantes objetos. (Crédito: rayos X: NASA / CXC / Middlebury College / F.Winkler; óptica: DSS)

Los investigadores dicen que los resultados demuestran una conexión entre los campos magnéticos y el flujo de partículas de alta energía del remanente. Los campos magnéticos en la capa de SN 1006 están algo desorganizados, según los hallazgos de IXPE, pero aún tienen una orientación preferida. A medida que la onda de choque de la explosión original atraviesa el gas circundante, los campos magnéticos se alinean con el movimiento de la onda de choque. Las partículas cargadas quedan atrapadas por los campos magnéticos alrededor del punto original de la explosión de la supernova, donde rápidamente reciben ráfagas de aceleración. Esas partículas de alta energía que aceleran, a su vez, transfieren energía para mantener los campos magnéticos fuertes y turbulentos.

Un artículo que describe estos resultados, publicado el 27 de octubre de 2023 en The Astrophysical Journal, está disponible en https://arxiv.org/abs/2309.01879

IXPE es una colaboración entre la NASA y la Agencia Espacial Italiana con socios y colaboradores científicos en 12 países. IXPE está dirigido por el Centro Marshall de Vuelos Espaciales de la NASA en Huntsville, Alabama. Ball Aerospace, con sede en Broomfield, Colorado, gestiona las operaciones de naves espaciales junto con el Laboratorio de Física Atmosférica y Espacial de la Universidad de Colorado en Boulder.

SN1006, etiquetado (Crédito: Rayos X: NASA/CXC/SAO (Chandra); NASA/MSFC/Nanjing Univ./P. Zhou et al. (IXPE); IR: NASA/JPL/CalTech/Spitzer; Procesamiento de imágenes: NASA/CXC/SAO/J.Schmidt)

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.

Crédito: Rayos-X: : NASA/CXC/SAO (Chandra); NASA/MSFC/Univ. de Nanjing/P. Zhou y cols. (IXPE); IR: NASA/JPL/CalTech/Spitzer; Procesamiento de imágenes: NASA/CXC/SAO/J.Schmidt

Publicado en Chandra el 26 de octubre del 2023, enlace publicación.