ASTRONOMÍA. JWST ofrece una nueva imagen fantástica del remanente de supernova Cassiopeia A

WST ofrece una nueva imagen fantástica del remanente de supernova Cassiopeia A, James Webb

 

Imagen de alta resolución NIRCam de Cass del JWST. A revela detalles intrincados que permanecen ocultos a otros telescopios. Imagen: NASA, ESA, CSA, STScI, Danny Milisavljevic (Universidad Purdue), Ilse De Looze (UGent), Tea Temim (Universidad de Princeton)

13 diciembre 2023.- La astronomía tiene que ver con la luz. Detectar las cantidades más pequeñas, filtrarla, dividirla en las longitudes de onda que la componen y darle sentido, especialmente desde objetos que se encuentran a gran distancia. El telescopio espacial James Webb es especialmente hábil en esto, como lo ejemplifica muy bien esta nueva imagen del remanente de supernova (SNR) Cassiopeia A.

Antes de que una estrella masiva explote como supernova, convulsiona y envía sus capas externas al espacio, indicando la energía explosiva que está a punto de seguir. Cuando la estrella explota, envía una onda de choque hacia su propia capa exterior expulsada, iluminándola mientras diferentes elementos químicos brillan con diferentes energías y colores. Entremezclada con esto está cualquier materia preexistente cerca de la supernova. El resultado es una enorme capa en expansión con filamentos y nudos de gas ionizado, poblada por burbujas aún más pequeñas.

"Con la resolución de NIRCam, ahora podemos ver cómo la estrella moribunda se hizo añicos por completo cuando explotó, dejando filamentos similares a pequeños fragmentos de vidrio". Danny Milisavljevic, Universidad Purdue

Casiopea A explotó hace unos 10.000 años y es posible que la luz haya llegado a la Tierra alrededor de 1667. Pero hay mucha incertidumbre y es posible que el astrónomo inglés John Flamsteed la haya observado en 1680. También es posible que se haya observado por primera vez en 1630. 

Pero siempre que sea la fecha exacta, la luz nos ha llegado y continúa llegando, lo que convierte a Casiopea A en un objeto de fascinación astronómica. Es una de las SNR más estudiadas y los astrónomos la han observado en múltiples longitudes de onda con diferentes telescopios.

La SNR tiene unos 10 años luz de diámetro y se expande entre 4.000 y 6.000 km/segundo. Algunos nudos periféricos se mueven mucho más rápidamente, con velocidades de 5.500 a 14.500 km/s. La capa en expansión también es extremadamente caliente, a unos 30 millones de grados Kelvin (30 millones C/54 millones F).

Pero ninguna de nuestras imágenes anteriores es tan impresionante como estas imágenes del JWST. Estas imágenes son mucho más que simples fotografías bonitas. Los remolinos en cursiva y los grumos anudados de gas revelan algunas de las interacciones detalladas de la naturaleza entre la luz y la materia.

El JWST ve en infrarrojos, por lo que sus imágenes deben traducirse a nuestros ojos. Las longitudes de onda que el telescopio puede ver se traducen en diferentes colores visibles. En estas imágenes son más visibles los grupos de color naranja brillante y rosa claro, que indican la presencia de azufre, oxígeno, argón y neón. Estos elementos provienen de la propia estrella, y con ella se entremezclan gas y polvo de la región que la rodea.

La siguiente imagen resalta algunas partes de Cassiopeia A SNR.

1 muestra pequeños nudos de gas compuestos de azufre, oxígeno, argón y neón de la propia estrella. 2 muestra lo que se conoce como el Monstruo Verde, un bucle de luz verde en la cavidad interna de Cas A, que es visible en la imagen MIRI del SNR. Los agujeros circulares están delineados en blanco y violeta y representan gas ionizado. Es probable que aquí sea donde los escombros de las explosiones perforaron agujeros en el gas circundante y lo ionizaron. 3 muestra un eco luminoso, donde la luz de la antigua explosión calentó el polvo, que brilla mientras se enfría. La figura 4 muestra un eco de luz especialmente grande e intrincado conocido como Baby Cas A. Baby Cas A está en realidad a unos 170 años luz más allá de Cas A. Imagen: NASA, ESA, CSA, STScI, Danny Milisavljevic (Universidad Purdue), Ilse De Looze (UGent), Tea Temim (Universidad de Princeton)

La imagen MIRI del JWST muestra diferentes detalles. Las afueras del caparazón principal no son de color naranja ni rosa. En cambio, parece más bien humo iluminado por las llamas de una fogata.

Ver la imagen NIRCam (L) y la imagen MIRI (R) nos informa sobre la SNR y el JWST. En primer lugar, la imagen NIRCam es más nítida debido a su mayor resolución. La imagen NIRCam también parece menos colorida, pero eso se debe a que las longitudes de onda de luz emitidas son más visibles en el infrarrojo medio. En la imagen MIRI, el anillo exterior está iluminado más intensamente que en la imagen NIRCam, mientras que la imagen MIRI también muestra el "Monstruo Verde", el anillo interior verde que es invisible en la imagen NIRCam. Imagen: NASA, ESA, CSA, STScI, Danny Milisavljevic (Universidad Purdue), Ilse De Looze (UGent), Tea Temim (Universidad de Princeton)

El Telescopio Espacial Hubble, el Telescopio Espacial Spitzer y el Observatorio de Rayos X Chandra han estudiado Cas A. De hecho, la primera imagen luminosa de Spitzer allá por 1999 fue de Cas A.

Esta imagen de rayos X del remanente de supernova Cassiopeia A (Cas A) es la primera imagen oficial de luz del Observatorio de rayos X Chandra. El objeto brillante cerca del centro puede ser la estrella de neutrones o el agujero negro largamente buscado que quedó después de la explosión que produjo Cas A. Imagen: Por NASA/CXC/SAO – http://chandra.harvard.edu/photo/1999 /0237/, dominio público, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=33394808

El Hubble también ha fotografiado Cas A. Esta imagen es de 2006 y es una combinación de 18 imágenes separadas. Si bien fue interesante y sorprendente en su momento, la imagen del JWST la supera en detalle tanto visual como científico.

Esta imagen del Telescopio Espacial Hubble de NASA/ESA proporciona una visión detallada de los restos andrajosos de Casiopea A (Cas A). Es el remanente más joven conocido de una explosión de supernova en la Vía Láctea. Imagen: NASA, ESA y Hubble Heritage (STScI/AURA)-ESA/Hubble Collaboration. Fuente: Robert A. Fesen (Dartmouth College, EE.UU.) y James Long (ESA/Hubble)

Las increíbles imágenes del JWST nos brindan una visión más detallada que nunca de Cas A. Danny Milisavljevic dirige el equipo de investigación de Astronomía en el dominio del tiempo en la Universidad Purdue y ha estudiado ampliamente las SNR, incluido Cas A. Destaca la importancia del JWST en su trabajo.

"Con la resolución de NIRCam, ahora podemos ver cómo la estrella moribunda se hizo añicos por completo cuando explotó, dejando detrás filamentos similares a pequeños fragmentos de vidrio", dijo Milisavljevic. "Es realmente increíble, después de todos estos años estudiando Cas A, poder resolver ahora esos detalles, que nos brindan una visión transformadora de cómo explotó esta estrella".