ASTRONOMÍA. JWST encuentra una estrella de neutrones en el remanente de SN1987a, la última supernova visible a simple vista

JWST encuentra una estrella de neutrones en el remanente de SN1987a, la última supernova visible a simple vista, James Webb

 

La combinación de imágenes del Hubble y del JWST (James Webb) revela detalles excepcionales en la supernova SN 1987a, incluida evidencia de que el objeto compacto en el núcleo es una estrella de neutrones, no un agujero negro. Imagen: Telescopio espacial Hubble WFPC-3/Telescopio espacial James Webb NIRSpec/J. Larsson

Finalmente resuelve la cuestión de si la supernova más estudiada de todos los tiempos produjo una estrella de neutrones o un agujero negro.

23 febrero 2024.- La supernova 1987a dejó tras de sí una estrella de neutrones, y el JWST finalmente la encontró, ofreciendo a los astrónomos su mejor oportunidad para examinar los primeros días de este fenómeno astronómico. 

Aunque los restos de supernovas más antiguas dentro de nuestra propia galaxia brindan oportunidades mucho más cercanas para estudiar la materia en su forma más extrema, esto ayuda a construir una imagen de la explosión sobre la cual tenemos los datos más detallados.

Las supernovas formadas por la muerte de estrellas gigantes producen estrellas de neutrones o agujeros negros, dependiendo de la masa y composición de su progenitor. En 1987, por primera vez, tuvimos imágenes de archivo de la estrella progenitora antes de la explosión, y su masa estimada indicaba que era más probable que se tratara de una estrella de neutrones. 

La duración de la explosión de neutrinos que acompañó a la explosión (y transformó nuestro conocimiento sobre estas partículas crípticas ) también favoreció una estrella de neutrones.

Desde entonces, los astrónomos han buscado este objeto heredado, pero sólo han encontrado evidencia indirecta en forma de una nebulosa de viento púlsar, que crean algunas estrellas de neutrones. El JWST ha cambiado eso, según una investigación recientemente publicada.

Las nubes de gas y polvo despedidas por SN 1987a han sido un objetivo popular para los telescopios que pueden observar los cielos del sur desde que ocurrió el evento. JWST se unió poco después de que comenzaran sus operaciones, revelando el ojo de la cerradura y los anillos en longitudes de onda infrarrojas. También encontró estructuras en forma de media luna que no se habían visto antes y pistas que aumentaron las esperanzas de detectar la propia estrella de neutrones.

Combinación de una imagen del Telescopio Espacial Hubble de SN 1987A y la fuente compacta de argón. La fuente azul tenue en el centro es la emisión de la fuente compacta detectada con el instrumento JWST/NIRSpec. Fuera de esto están los escombros estelares, que contienen la mayor parte de la masa, expandiéndose a miles de kilómetros por segundo. El brillante "collar de perlas" interior es el gas de las capas exteriores de la estrella que fue expulsado unos 20.000 años antes de la explosión final. Los escombros rápidos ahora están chocando con el anillo, lo que explica los puntos brillantes. Fuera del anillo interior hay dos anillos exteriores, presumiblemente producidos mediante el mismo proceso que formó el anillo interior. Las estrellas brillantes a la izquierda y a la derecha del anillo interior no tienen relación con la supernova. Fuente: Telescopio espacial Hubble WFPC-3/Telescopio espacial James Webb NIRSpec/J. Larsson


Ahora, un equipo que incluye al profesor Mike Barlow del University College de Londres ha detectado líneas de emisión de argón y azufre altamente ionizados en esas observaciones. Aunque no proviene del objeto en sí, la radiación de estos gases indica que están siendo iluminados por una fuente de rayos X y luz ultravioleta. Las estrellas de neutrones tienen dos procesos mediante los cuales pueden producir este tipo de radiación de alta energía, pero los agujeros negros no tienen ninguno.

"Esta radiación puede ser emitida desde la superficie de un millón de grados de la estrella de neutrones caliente, así como por una nebulosa de viento púlsar que podría haberse creado si la estrella de neutrones gira rápidamente y arrastra partículas cargadas a su alrededor", dijo Barlow en un comunicado . Decidir quién es el responsable será una prioridad en el futuro.

Encontrar estrellas de neutrones dentro de restos de supernovas puede ser un desafío. Antes de morir, las estrellas que se convierten en supernovas suelen desprender enormes cantidades de material que puede ocultar lo que ocurre en el núcleo. En el caso de 1987a, esto se complica aún más por un anillo ecuatorial, que se cree que está formado por material desprendido hace 20.000 años cuando la estrella que se convirtió en 1987a se tragó a una compañera . 

Parte de la materia eyectada por el progenitor de 1987a chocó con el anillo ecuatorial a una velocidad tan alta que produjo rayos X. Observaciones anteriores habían captado radiación del argón iluminado por rayos X, pero no habían podido determinar si se trataba de la supuesta estrella de neutrones o de colisiones de anillos ecuatoriales.

La magnífica resolución del JWST ha cambiado esto, revelando un componente cuya distribución y desplazamiento hacia el azul muestran que proviene del centro del remanente. También es revelador el hecho de que de esta manera sólo se detectaron argón y azufre. Ambos se producen por la fusión de oxígeno y silicio y, por lo tanto, se encuentran hacia el núcleo interno de las eyecciones de supernova y se producen muy tarde en el proceso previo a la supernova. Para que estos gases sean iluminados por algo detrás de ellos, desde nuestra perspectiva, la fuente debe estar en el corazón mismo del remanente.

La cantidad de desplazamiento hacia el azul en las líneas de emisión indica que la estrella de neutrones experimentó una "patada natal". Este es un fenómeno común en los agujeros negros y las estrellas de neutrones, que los hace moverse en comparación con el promedio del material circundante.

Más información: C. Fransson, Emission lines due to ionizing radiation from a compact object in the remnant of Supernova 1987A, Science (2024). DOI: 10.1126/science.adj5796www.science.org/doi/10.1126/science.adj5796

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La Crónica del Henares: ASTRONOMÍA. JWST encuentra una estrella de neutrones en el remanente de SN1987a, la última supernova visible a simple vista
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