Telescopio Webb detecta por primera vez una estrella de neutrones en el corazón de remanente de supernova
El telescopio espacial James Webb de la NASA ha observado por primera vez la radiación que emite el remanente SN 1987A, confirmando directamente la existencia de una estrella de neutrones.
Una supernova, conocida SN 1987A, ha revelado la mejor prueba de una estrella de neutrones en su interior. Esta supernova, resultado del colapso del núcleo de una estrella masiva, dejó un remanente muy denso que podría ser una estrella de neutrones o un agujero negro.
La explosión de una supernova es un fenómeno espectacular que dura sólo unas horas, pero que ilumina el cielo durante meses. Los restos de la estrella que explota siguen cambiando y expandiéndose durante años, mostrando a los astrónomos cómo se produce uno de los eventos más importantes del Universo.
La estrella de neutrones que se formó en la supernova SN 1987A es un objeto extremadamente compacto y caliente, que tiene una masa similar al Sol pero un tamaño de sólo unos pocos kilómetros. Emite partículas y ondas electromagnéticas de muy alta energía, que pueden ser detectadas por instrumentos sensibles como los del Telescopio Espacial James Webb.
Estas emisiones nos permiten estudiar las propiedades físicas y químicas de la estrella de neutrones, así como su interacción con el medio que la rodea. Justamente el Webb ha ayudado a obtener la mejor evidencia hasta el momento de la emisión de esta estrella de neutrones.
Supernova SN 1987A
La supernova SN 1987A ocurrió a 160,000 años luz de la Tierra en la Gran Nube de Magallanes. Fue en febrero de 1987 cuando se vió por primera vez y su brillo alcanzó su punto máximo en mayo del mismo año. Esta fue la primera supernova visible 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 la SN 1987A, tres observatorios en todo el mundo detectaron una explosión de neutrinos que duró solo unos segundos. Estos dos tipos de observaciones se relacionaron con el mismo evento y proporcionaron evidencia importante para respaldar la teoría sobre cómo se producen las supernovas por colapso de núcleo.
Dicha teoría incluía la expectativa de que este tipo de supernova daría lugar a una estrella de neutrones o un agujero negro. Desde entonces, se han buscado evidencias de la existencia de uno u otro de estos objetos compactos en el centro del material remanente en expansión.
Si bien 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 existen estrellas de neutrones en muchos remanentes de supernova, hasta ahora no se había podido observar directamente.
Observaciones con el Webb
Uno de los primeros objetos observados por el Webb (JWST), luego de iniciar operaciones en julio de 2022 fue el remanente de la supernova SN 1987A. Para lo cual, el equipo utilizó el modo Espectrógrafo de Resolución Media (MRS) del Instrumento de Infrarrojo Medio (MIRI) del Webb, que es una Unidad de Campo Integral (IFU).
El análisis de desplazamiento Doppler de cada espectro también proporciona información sobre la velocidad en cada posición. Los resultados revelaron una fuerte señal de argón ionizado en el centro del material expulsado que rodea el sitio original de SN 1987A.
Observaciones adicionales utilizando el espectrógrafo de infrarrojo cercano del Webb, en longitudes de onda más cortas, detectaron elementos químicos aún más fuertemente ionizados, como el argón cinco veces ionizado. Estos iones requieren fotones de alta energía para formarse, lo que plantea preguntas interesantes sobre su origen.
Más preguntas que respuestas
Claes Fransson, de la Universidad de Estocolmo y autor principal de este estudio, explicó que 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.
Hasta la fecha no se había observado ninguna firma convincente de un objeto recién nacido de ninguna explosión de supernova. Sin embargo, con este observatorio ya se ha encontrado evidencia directa de la emisión provocada por el objeto compacto recién nacido, probablemente una estrella de neutrones.
Dijo Fransson, quien también discute diferentes posibilidades en el artículo publicado en la revista Science, encontrando que sólo unos pocos escenarios son probables, pero todos ellos involucran una estrella de neutrones recién nacida.
Se planean más observaciones este año, con Webb y telescopios terrestres. El equipo espera que nuevos estudios 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 nos permitirá a los astrónomos comprender mejor no sólo SN 1987A, sino todas las supernovas de colapso del núcleo.