Los telescopios de la NASA persiguen al "monstruo verde" entre los escombros de una estrella
Al reunir datos de dos telescopios de la NASA, los astrónomos pueden haber resuelto un misterio en torno a una extraña estructura encontrada en el campo de escombros de una estrella que explotó. Su trabajo ha descubierto nuevos detalles sobre los restos de la estrella y sobre la explosión misma.
 |
| Los datos de Chandra y Webb del remanente de supernova Cassiopeia A (Cas A) se han combinado por primera vez, lo que ayuda a explicar una estructura inusual dentro del campo de escombros y a abordar otras preguntas sobre la explosión de supernova que la creó. Estas imágenes muestran rayos X de Chandra, datos infrarrojos de Webb y Spitzer y datos ópticos del Hubble. Los astrónomos que utilizaron estos datos descubrieron que el llamado Monstruo Verde cerca del centro de Cas A fue creado por una onda expansiva de la estrella que explotó golpeando el material que la rodeaba. Crédito: Rayos X: NASA/CXC/SAO; Óptico: NASA/ESA/STScI; IR: NASA/ESA/CSA/STScI/Milisavljevic et al., NASA/JPL/CalTech; Procesamiento de imágenes: NASA/CXC/SAO/J. Schmidt y K. Arcand |
Este estudio del conocido remanente de supernova Cassiopeia A (Cas A) utiliza datos del Observatorio de rayos X Chandra y del Telescopio Espacial James Webb e incluye la primera imagen de Cas A combinando datos de ambos telescopios.
La curiosa estructura se identificó por primera vez en los datos infrarrojos de Webb de abril de 2023. El origen de esta característica, apodada el “Monstruo Verde” por su parecido con la pared en el jardín izquierdo de Fenway Park, no estaba claro.
Sin embargo, al combinar los datos de Webb con los rayos X de Chandra, los investigadores creen que han buscado la fuente del Monstruo Verde.
"Ya sospechábamos que el Monstruo Verde fue creado por una onda expansiva de la estrella que explotó golpeando el material que la rodeaba", dijo Jacco Vink de la Universidad de Ámsterdam, que dirige el trabajo de Chandra. "Chandra nos ayudó a cerrar el caso".
Cuando una estrella masiva explotó para crear Cas A hace unos 340 años, desde la perspectiva de la Tierra, creó una bola de materia y luz que se expandió hacia afuera. En las partes exteriores de Cas A, la onda expansiva golpea el gas circundante que fue expulsado por la estrella entre 10.000 y 100.000 años antes de la explosión. Esto creó un entorno favorable para la formación de polvo después de que el material estelar expulsado se enfriara.
Los datos de Chandra revelan gas caliente, principalmente procedente de restos de supernova, incluidos elementos como el silicio y el hierro, pero también de electrones energéticos que giran en espiral alrededor de las líneas del campo magnético en la onda expansiva. Estos electrones se iluminan como arcos delgados cerca de la onda expansiva y también aparecen en partes del interior. Webb destaca la emisión infrarroja del polvo que se calienta porque está incrustado en el gas caliente visto por Chandra, y de restos de supernova mucho más fríos.
 |
| Para aprender más sobre la explosión de la supernova, los científicos compararon la vista de Webb de los restos prístinos con mapas de rayos X de elementos radiactivos que se crearon en la supernova. Utilizaron datos del Conjunto de Telescopios Espectroscópicos Nucleares (NuSTAR) de la NASA para mapear el titanio radiactivo, todavía visible hoy en día, y Chandra para mapear dónde estaba el níquel radiactivo midiendo las ubicaciones del hierro. El níquel radiactivo se desintegra para formar hierro. Estas imágenes adicionales muestran a NuSTAR en azul, Chandra en morado, Webb/Spitzer en dorado y verde y Hubble en amarillo. Crédito: Rayos X: NASA/CXC/SAO, NASA/JPL/Caltech/NuStar; Óptico: NASA/STScI/HST; IR: NASA/STScI/JWST, NASA/JPL/CalTech/SST; Procesamiento de imágenes: NASA/CXC/SAO/J. Schmidt, K. Arcand y J. Major |
A pesar de esta caótica escena estelar, el Monstruo Verde se destacó claramente en la imagen original de Webb. Mientras analizaban los datos de Chandra sobre el remanente, Vink y sus colegas descubrieron que los filamentos en la parte exterior de Cas A, de la onda expansiva, coincidían estrechamente con las propiedades de rayos X del Monstruo Verde, incluyendo menos hierro y silicio que en los restos de la supernova. . Esto implica un origen común para el Monstruo Verde y la onda expansiva.
Los datos de Chandra también muestran que todo el material del Monstruo Verde se está moviendo hacia nosotros, lo que indica que está chocando contra el gas expulsado de la estrella en el lado cercano de Cas A. Su velocidad es aproximadamente la mitad de la velocidad promedio de la onda expansiva, lo que sugiere que la densidad del material en el Monstruo Verde es mucho mayor que la densidad promedio del material que rodea a Cas A. Este resultado puede ayudar a reconstruir la complicada historia de la masa perdida por la estrella antes de explotar.
“Concluimos que el Monstruo Verde también es parte de la onda expansiva y está bombardeando la parte central de Cas A en lugar de ser parte de ella. Luego eliminamos digitalmente el Monstruo Verde del resto de la imagen para aprender más sobre lo que hay detrás”, dijo Ilse De Looze de la Universidad de Gante en Bélgica, co-investigadora del estudio Webb. "Es como si nos entregaran un rompecabezas 3D completo y pudiéramos sacar las piezas para ver qué hay dentro".
Chandra ve los restos de la estrella porque se calientan a decenas de millones de grados por ondas de choque, similares a los estallidos sónicos de un avión supersónico. Webb puede ver algo de material que no ha sido afectado por las ondas de choque, lo que se puede llamar escombros "prístinos". Gran parte de esto se esconde detrás del Monstruo Verde. Por tanto, la combinación de los datos de Webb y Chandra proporciona un censo más completo de los restos de la estrella que explotó.
"Hemos hecho el primer mapa de los restos prístinos en forma de red en el centro de este remanente de supernova", dijo Dan Milisavljevic de la Universidad Purdue, quien dirige el estudio Webb y presentó estos resultados en la 243ª reunión de la American Astronomical Sociedad en Nueva Orleans. "Nunca antes nadie había visto estructuras como ésta en una estrella que explotó".
 |
| Hierro/titanio/escombros prístinos Cassiopeia A, etiquetados (Crédito: Rayos X: NASA/CXC/SAO; Procesamiento de imágenes: NASA/CXC/SAO/J. Schmidt y J. Major) |
Para aprender más sobre la explosión de la supernova, el equipo comparó la vista de Webb de los restos prístinos de la estrella destruida con mapas de rayos X de elementos radiactivos que se crearon en la supernova. Utilizaron los datos de NuSTAR (Nuclear Spectroscopic Telescope Array) de la NASA para mapear el titanio radiactivo, todavía visible hoy en día, y Chandra para mapear dónde estaba el níquel radiactivo midiendo las ubicaciones del hierro. El níquel radiactivo se desintegra para formar hierro.
En esta comparación destacaron dos aspectos. Algunos filamentos de restos prístinos cerca del centro de Cas A, visto con Webb, están conectados al hierro visto con Chandra más lejos. Se ve titanio radiactivo donde los restos prístinos son relativamente débiles.
Estas comparaciones sugieren que el material radiactivo observado en rayos X ha ayudado a dar forma a los restos prístinos cerca del centro del remanente visto con Webb, formando cavidades. Las finas estructuras en los prístinos escombros probablemente se formaron cuando las capas internas de la estrella se mezclaron violentamente con materia radiactiva caliente producida durante el colapso del núcleo de la estrella bajo la gravedad.
"Estos datos del estudio Webb y sus hallazgos iniciales, respaldados por otros telescopios como Chandra, ayudan a abordar cuestiones no resueltas sobre explosiones estelares masivas que tienen amplias implicaciones para la formación y evolución de poblaciones estelares y el enriquecimiento de metales y polvo de las galaxias", dijo Tea Temim. de la Universidad de Princeton, quien es co-investigador del estudio Webb.
Estos resultados se describen en dos artículos enviados a Astrophysical Journal Letters, uno dirigido por Dan Milisavljevic centrado en los resultados de Webb (preimpresión aquí) y el otro dirigido por Jacco Vink centrado en los resultados de Chandra (preimpresión aquí). Los coautores del artículo de Vink son Manan Agarwal (Universidad de Amsterdam, Países Bajos), Patrick Slane (Centro de Astrofísica | Harvard & Smithsonian, también conocido como CfA), Ilse De Looze (Universidad de Gante, Bélgica), Dan Milisavljevic, Daniel Patnaude ( CfA), Paul Plucinsky (CfA) y Tea Temin (Universidad de Princeton). También se están preparando artículos relacionados de otros miembros del equipo de investigación.
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.
El Telescopio Espacial James Webb es el principal observatorio científico espacial del mundo. Webb está resolviendo misterios en nuestro sistema solar, mirando más allá, hacia mundos distantes alrededor de otras estrellas, y explorando las misteriosas estructuras y orígenes de nuestro universo y nuestro lugar en él. Webb es un programa internacional liderado por la NASA con sus socios, la ESA (Agencia Espacial Europea) y la Agencia Espacial Canadiense.
NuSTAR, una misión Small Explorer dirigida por Caltech y administrada por JPL para la Dirección de Misiones Científicas de la NASA en Washington, fue desarrollada en asociación con la Universidad Técnica Danesa y la Agencia Espacial Italiana (ASI). La nave espacial fue construida por Orbital Sciences Corp. en Dulles, Virginia. El centro de operaciones de la misión NuSTAR está en la Universidad de California, Berkeley, y el archivo de datos oficial está en el Centro de Investigación del Archivo Científico de Astrofísica de Alta Energía de la NASA en el Centro de Vuelos Espaciales Goddard de la agencia en Greenbelt, Maryland. ASI proporciona la estación terrestre de la misión y un archivo de datos espejo. Caltech gestiona el JPL para la NASA.
Contacto con los medios:
Megan Watzke
Centro de rayos X Chandra, Cambridge, Massachusetts
617-496-7998
Jonathan Deal
Centro de vuelos espaciales
Marshall, Huntsville, Alabama
256-544-0034
Publicado en Chandra el 8 de enero del 2024, enlace publicación.
