Webb encuentra evidencia de una estrella de neutrones en el corazón de un remanente de supernova joven
El Telescopio Espacial James Webb de la NASA ha encontrado la mejor evidencia hasta el momento de la emisión de una estrella de neutrones en el sitio de una supernova observada recientemente. La supernova, conocida como SN 1987A, fue una supernova de colapso del núcleo, lo que significa que los restos compactados en su núcleo formaron una estrella de neutrones o un agujero negro. Durante mucho tiempo se han buscado pruebas de la presencia de un objeto tan compacto, y aunque anteriormente se han encontrado pruebas indirectas de la presencia de una estrella de neutrones, esta es la primera vez que se detectan los efectos de la emisión de alta energía de la probable estrella de neutrones joven.
Las supernovas, la explosiva agonía final de algunas estrellas masivas, estallan en cuestión de horas y el brillo de la explosión alcanza su punto máximo en unos pocos meses. Los restos de la estrella en explosión seguirán evolucionando a un ritmo rápido durante las próximas décadas, ofreciendo una rara oportunidad para que los astrónomos estudien un proceso astronómico clave en tiempo real.
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| El Telescopio Espacial James Webb ha observado la mejor evidencia hasta el momento de la emisión de una estrella de neutrones en el sitio de una supernova bien conocida y recientemente observada conocida como SN 1987A. A la izquierda hay una imagen NIRCam (cámara de infrarrojo cercano) publicada en 2023 . La imagen en la parte superior derecha muestra la luz del argón ionizado individualmente (Argón II) capturado por el modo Espectrógrafo de resolución media (MRS) de MIRI (Instrumento de infrarrojo medio). La imagen en la parte inferior derecha muestra la luz del argón ionizado múltiple capturada por el NIRSpec (espectrógrafo de infrarrojo cercano). Ambos instrumentos muestran una fuerte señal desde el centro del remanente de supernova. Esto indicó al equipo científico que allí hay una fuente de radiación de alta energía, muy probablemente una estrella de neutrones. Créditos Imagen: NASA, ESA, CSA, STScI, Claes Fransson (Universidad de Estocolmo), Mikako Matsuura (Universidad de Cardiff), M. Barlow (UCL), Patrick Kavanagh (Universidad de Maynooth), Josefin Larsson (KTH) |
Supernova 1987A
La supernova SN 1987A se produjo a 160.000 años luz de la Tierra en la Gran Nube de Magallanes. Se observó por primera vez en la Tierra en febrero de 1987 y su brillo alcanzó su punto máximo en mayo de ese año. Fue la primera supernova que pudo verse a simple vista desde que se observó la supernova de Kepler en 1604.
Aproximadamente dos horas antes de la primera observación en luz visible de SN 1987A, tres observatorios de todo el mundo detectaron una explosión de neutrinos que duró sólo unos segundos. Los dos tipos diferentes de observaciones se vincularon al mismo evento de supernova y proporcionaron evidencia importante para informar la teoría de cómo se producen las supernovas de colapso del núcleo. Esta teoría incluía la expectativa de que este tipo de supernova formaría una estrella de neutrones o un agujero negro. Desde entonces, los astrónomos han buscado evidencia de uno u otro de estos objetos compactos en el centro del material remanente en expansión.
En los últimos años se han encontrado pruebas indirectas de la presencia de una estrella de neutrones en el centro del remanente, y las observaciones de remanentes de supernova mucho más antiguos, como la Nebulosa del Cangrejo, confirman que se encuentran estrellas de neutrones en muchos remanentes de supernova. Sin embargo, hasta ahora no se había observado evidencia directa de una estrella de neutrones después de SN 1987A (o cualquier otra explosión de supernova reciente).
Claes Fransson, de la Universidad de Estocolmo y autor principal de este estudio, explicó: “A partir de los modelos teóricos de SN 1987A, la explosión de neutrinos de 10 segundos observada justo antes de la supernova implicaba que en la explosión se formó una estrella de neutrones o un agujero negro. Pero no hemos observado ninguna firma convincente de un objeto recién nacido de ninguna explosión de supernova. Con este observatorio hemos encontrado evidencia directa de la emisión provocada por el objeto compacto recién nacido, probablemente una estrella de neutrones”.
Observaciones de Webb de SN 1987A
Webb comenzó las observaciones científicas en julio de 2022, y las observaciones de Webb detrás de este trabajo se realizaron el 16 de julio, lo que convirtió al remanente de SN 1987A en uno de los primeros objetos observados por Webb. El equipo utilizó el modo Espectrógrafo de resolución media (MRS) del MIRI (Instrumento de infrarrojo medio) de Webb , que los miembros del mismo equipo ayudaron a desarrollar. El MRS es un tipo de instrumento conocido como Unidad de Campo Integral (IFU).
Las IFU pueden tomar imágenes de un objeto y tomar un espectro del mismo al mismo tiempo. Una IFU forma un espectro en cada píxel, lo que permite a los observadores ver diferencias espectroscópicas en todo el objeto. El análisis del desplazamiento Doppler de cada espectro también permite evaluar la velocidad en cada posición.
El análisis espectral de los resultados mostró una fuerte señal debido al argón ionizado del centro del material expulsado que rodea el sitio original de SN 1987A. Observaciones posteriores utilizando el IFU NIRSpec (espectrógrafo de infrarrojo cercano) de Webb en longitudes de onda más cortas encontraron elementos químicos aún más fuertemente ionizados, particularmente argón cinco veces ionizado (es decir, átomos de argón que han perdido cinco de sus 18 electrones). Estos iones requieren fotones de alta energía para formarse, y esos fotones tienen que venir de alguna parte.
"Para crear estos iones que observamos en las eyecciones, estaba claro que tenía que haber una fuente de radiación de alta energía en el centro del remanente de SN 1987A", dijo Fransson. "En el artículo discutimos diferentes posibilidades, encontrando "Sólo unos pocos escenarios son probables, y todos ellos involucran una estrella de neutrones recién nacida".
Se planean más observaciones este año, con Webb y telescopios terrestres. El equipo de investigación espera que los estudios en curso aporten más claridad sobre qué está sucediendo exactamente en el corazón del remanente de SN 1987A. Se espera que estas observaciones estimulen el desarrollo de modelos más detallados, lo que en última instancia permitirá a los astrónomos comprender mejor no sólo SN 1987A, sino todas las supernovas de colapso del núcleo.
Estos hallazgos fueron publicados en la revista Science.
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.
Créditos
Contacto con los medios
Bethany Downer
ESA/Webb, Baltimore, Maryland
Instituto Científico del Telescopio Espacial Christine Pulliam , Baltimore, Maryland
Enlaces y documentos relacionados
"Líneas de emisión debidas a radiación ionizante de un objeto compacto en el remanente de Supernova 1987A" por C. Fransson et al., enlace artículo.
Artículos de SN 1987A en el blog.
Publicado en webbtelescope.org el 22 de febrero del 2024, enlace publicación.
