Remanente de la supernova de Kepler

Viernes 18 de Marzo de 2016



Hace cuatrocientos años, los observadores del cielo, como el famoso astrónomo Johannes Kepler, fueron sorprendidos por la aparición repentina de una "nueva estrella" en el cielo occidental, rivalizando con el brillo de los planetas cercanos. Ahora, los astrónomos usando tres grandes observatorios de la NASA están desentrañando los misterios de los restos en expansión de la supernova de Kepler, el último objeto en explosionar en la Vía Láctea. Cuando una nueva estrella apareció junto a Júpiter, Marte y Saturno, el 9 de octubre de 1604, los observadores sólo podían utilizar sus ojos para estudiarlo. El telescopio no se habría inventado hasta cuatro años más tarde. Los astrónomos de hoy en día, por el contrario, tienen las capacidades combinadas del telescopio espacial Spitzer, el telescopio espacial Hubble y el Observatorio de rayos X Chandra a su disposición. Un equipo de astrónomos, dirigido por Ravi Sankrit y William Blair, de la Universidad Johns Hopkins en Baltimore, están utilizando los grandes observatorios para analizar los restos, llamados remanente de la supernova de Kepler, en la radiación infrarroja, la luz visible y los rayos X.

La imagen combinada presenta una envoltura en forma de burbuja de gas y polvo que se extiende 14 años luz de diámetro y se expande a 2.000 kilómetros por segundo. Las observaciones de cada telescopio destacan distintas características de los restos de la supernova, una concha de rápido movimiento de material rico en hierro de la estrella que explosionó, rodeada por una onda de choque en expansión que está barriendo el gas y el polvo interestelar. "Los estudios Multiwavelength son absolutamente esenciales para la elaboración de un cuadro completo de cómo evolucionan los remanentes de supernova", dijo Sankrit, un científico investigador asociado en el Centro de Ciencias de Astrophysical en Johns Hopkins y el astrónomo principal en las observaciones del Hubble. "El brillo de los restos jóvenes, tales como restos de la supernova de Kepler, proviene de varios componentes. Cada componente se muestra mejor en diferentes longitudes de onda."

"Por ejemplo, los datos infrarrojos están dominados por el polvo interestelar caliente, mientras que las observaciones de rayos X óptica destacan las diferentes temperaturas del gas", agregó Blair, profesor de investigación en el Departamento de Física y Astronomía en la Universidad Johns Hopkins, y el astrónomo principal del Las observaciones de Spitzer. "Se necesita una serie de observaciones para ayudar a entender la compleja relación que existe entre los diversos componentes". La explosión de una estrella es un evento catastrófico. La explosión rasga a la estrella y libera una onda de choque más o menos esférica que se expande hacia el exterior a más de 10.000 kilómetros por segundo, como un tsunami interestelar. Esta onda se propaga hacia el espacio circundante, barriendo cualquier tenue gas interestelar y polvo en una envoltura extensible. En ciertos casos, las regiones circundantes incluyen el material derramado por la estrella progenitora en un viento estelar antes de la explosión, en las primeras fases de su evolución. El material estelar expulsado por la explosión traza rutas inicialmente detrás de la onda de choque, pero finalmente se pone al día con el borde interior de la envoltura y se calienta a temperaturas de rayos-X.

Imágenes en luz visible desde la cámara avanzada del telescopio Hubble revelan que la onda expansiva de la supernova está golpeando en las regiones más densas de gas que lo rodea. Los nudos que brillan intensamente son grupos densos que se forman detrás de la onda de choque. A medida que las ondas de choque golpean en el material perdido de la estrella progenitora,  generan inestabilidades que dejan a su paso y hacen que el gas previamente barrido se fragmente en grupos. Este proceso es similar a la formación de grumos de los patrones hechos por aceite y vinagre (una mezcla de dos líquidos de diferentes densidades) en una botella de sacudido de aderezo para ensaladas. Los datos del Hubble muestran también delgados filamentos de gas que se parecen a hojas onduladas vistas de canto. Estos filamentos revelan que la onda de choque se encuentra con menor densidad, y con material interestelar más uniforme. Sankrit y Blair también compararon sus observaciones del Hubble con las tomadas con telescopios basados ​​en tierra para obtener una distancia más precisa a la remanente de supernova, de unos 13.000 años luz.

Los astrónomos utilizaron el telescopio Spitzer para investigar el material que se irradia con luz infrarroja. Estas observaciones muestran partículas microscópicas de polvo calentadas que han sido arrastrados por la onda expansiva de la supernova. Los datos de Spitzer son más brillantes en las regiones más densas que las vistas por el telescopio Hubble. Considerando que Hubble ve sólo las más brillantes, las regiones más densas, el telescopio Spitzer es lo suficientemente sensible para detectar toda la onda de choque en expansión, una nube esférica de material. observaciones espectroscópicas recientes de Spitzer también revelan información sobre la composición química y el medio físico de las nubes en expansión de gas y polvo que fueron expulsados ​​hacia el espacio. Este polvo es similar al polvo que era parte de la nube de polvo y gas que se condensó para formar el Sol y los planetas en nuestro Sistema Solar. Los datos muestran regiones de rayos X Chandra de gas muy caliente. El gas más caliente de rayos X de alta energía, se encuentra principalmente en las regiones directamente detrás del frente de choque.

Estas regiones también se muestran en las observaciones del Hubble, y también se alinean con el débil reborde de material brillante se ve en los datos de Spitzer. El gas frío de rayos X (rayos X de baja energía) reside en una cáscara gruesa interior y marca la ubicación de material caliente expulsado de la estrella que explotó. En algunos otros restos de supernovas, las eyecciones también se puede ver en la luz visible, pero en Kepler se ve sólo en las radiografías. Este amplio estudio del remanente de supernova también puede ayudar a los astrónomos a identificar el tipo de estrella que produjo la explosión. Supernovas surgen a partir de dos tipos muy diferentes de estrellas: de baja masa, estrellas enanas blancas y las estrellas masivas. De las seis supernovas conocidas en nuestra Vía Láctea durante los últimos 1.000 años, la supernova de Kepler es la única para la que los astrónomos no están seguros del tipo de estrella que explosionó.

Combinando la información de los tres grandes observatorios, los astrónomos obtienen una imagen mucho más clara de los restos de la supernova de Kepler. "Es realmente una situación en la que el total es mayor que la suma de las partes", dijo Blair. "Cuando se completa el análisis, vamos a ser capaces de responder a varias preguntas importantes acerca de este enigmático objeto."


Fotografía OriginalCrédito:  NASA / ESA / R. Sankrit y W. Blair (Universidad Johns Hopkins)