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Los Restos de la Explosión de la Supernova Kepler no se Ralentizaron Tras 400 Años

Image Credit: NASA/CXC/Univ of Texas at Arlington/M. Millard et al.

Los astrónomos han utilizado el Observatorio de Rayos X Chandra de la NASA para registrar material que se aleja del sitio de una estrella que explotó a velocidades superiores a 30 millones de kilómetros por hora. Esto es unas 25.000 veces más rápido que la velocidad del sonido en la Tierra.

El remanente de supernova de Kepler son los escombros de una estrella detonada que se encuentra a unos 20.000 años luz de distancia de la Tierra en nuestra galaxia, la Vía Láctea. En 1604, los primeros astrónomos, incluido Johannes Kepler, que se convirtió en el homónimo del objeto, vieron la explosión de supernova que destruyó la estrella.

Ahora sabemos que el remanente de supernova de Kepler es la secuela de una supuesta supernova de Tipo Ia, donde una pequeña estrella densa, conocida como enana blanca, supera un límite de masa crítica después de interactuar con una estrella compañera y sufre una explosión termonuclear que hace añicos a la enana blanca y lanza sus restos hacia afuera.

El último estudio rastreó la velocidad de 15 pequeños «nudos» de escombros en el remanente de supernova de Kepler, todos brillando en rayos X. Se midió que el nudo más rápido tenía una velocidad de 37 millones de kilómetros por hora, la velocidad más alta jamás detectada de restos de supernova en rayos X. La velocidad promedio de los nudos es de aproximadamente 16 millones de kilómetros por hora, y la onda expansiva se expande a aproximadamente 23 millones de kilómetros por hora. Estos resultados confirman de forma independiente el descubrimiento de 2017 de nudos que viajan a velocidades de más de 30 millones de kilómetros por hora en el remanente de supernova Kepler.

Los investigadores en el último estudio estimaron las velocidades de los nudos analizando los espectros de rayos X del Chandra, que dan la intensidad de los rayos X en diferentes longitudes de onda, obtenidos en 2016. Comparando las longitudes de onda de las características en el espectro de rayos X con valores de laboratorio y usando el efecto Doppler, midieron la velocidad de cada nudo a lo largo de la línea de visión desde el Chandra hasta el remanente. También utilizaron imágenes del Chandra obtenidas en 2000, 2004, 2006 y 2014 para detectar cambios en la posición de los nudos y medir su velocidad perpendicular a nuestra línea de visión. Estas dos medidas se combinaron para dar una estimación de la velocidad real de cada nudo en el espacio tridimensional. Un gráfico ofrece una explicación visual de cómo se combinaron los movimientos de los nudos en las imágenes y los espectros de rayos X para estimar las velocidades totales.

El trabajo de 2017 aplicó la misma técnica general que el nuevo estudio, pero utilizó espectros de rayos X de un instrumento diferente del Chandra. Esto significó que el nuevo estudio tenía determinaciones más precisas de las velocidades del nudo a lo largo de la línea de visión y, por lo tanto, las velocidades totales en todas las direcciones.

En esta nueva secuencia de las cuatro imágenes del Chandra del remanente de supernova de Kepler, el rojo, el verde y el azul revelan los rayos X de baja, media y alta energía, respectivamente. La película se acerca para mostrar varios de los nudos que se mueven más rápido.

Las altas velocidades en Kepler son similares a las que los científicos han visto en observaciones ópticas de explosiones de supernovas en otras galaxias solo días o semanas después de la explosión, mucho antes de que se forme un remanente de supernova décadas después. Esta comparación implica que algunos nudos en Kepler apenas se han ralentizado por colisiones con el material que rodea al remanente en los aproximadamente 400 años desde la explosión.

Según los espectros del Chandra, ocho de los 15 nudos definitivamente se están alejando de la Tierra, pero se confirma que solo dos se mueven hacia ella. (Los otros cinco no muestran una dirección clara de movimiento a lo largo de nuestra línea de visión). Esta asimetría en el movimiento de los nudos implica que los escombros pueden no ser simétricos a lo largo de nuestra línea de visión, pero es necesario estudiar más nudos para confirmar este resultado.

Los cuatro nudos con las velocidades totales más altas están todos ubicados a lo largo de una banda horizontal de emisión de rayos X brillantes. Tres de ellos están etiquetados en una vista de cerca. Estos cuatro nudos se mueven todos en una dirección similar y tienen cantidades similares de elementos más pesados como el silicio, lo que sugiere que la materia en todos estos nudos se originó en la misma capa de la enana blanca explotada.

Uno de los otros nudos que se mueven más rápido se encuentra en la «oreja» del lado derecho del remanente, lo que respalda la intrigante idea de que la forma tridimensional de los escombros se parece más a una pelota de fútbol que a una esfera uniforme. Este nudo y otros dos están etiquetados con flechas en una vista de cerca.

La explicación del material de alta velocidad no está clara. Algunos científicos han sugerido que el remanente de supernova Kepler es de un Tipo Ia inusualmente brillante, lo que podría explicar el material en rápido movimiento. También es posible que el entorno inmediato alrededor del remanente sea en sí mismo grumoso, lo que podría permitir que algunos de los escombros pasen por un túnel a través de regiones de baja densidad y evitar que se desacelere mucho.

El equipo de 2017 también utilizó sus datos para refinar estimaciones anteriores de la ubicación de la explosión de la supernova. Esto les permitió buscar un compañero para la enana blanca que pudo haber quedado atrás después de la supernova, y aprender más sobre lo que provocó la explosión. Encontraron una falta de estrellas brillantes cerca del centro del remanente. Esto implicaba que una estrella como el Sol no donó material a la enana blanca hasta que alcanzó una masa crítica. En cambio, se favorece una fusión entre dos enanas blancas.

Imagen: NASA/CXC/Univ of Texas at Arlington/M. Millard et al.

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Escrito por Notas de Prensa

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