Una supernova asimétrica

La trama de datos del Conjunto del Telescopio espectroscópico nuclear de la NASA, o NuSTAR (derecha), equivale a una "pistola humeante" como evidencia del misterio de cómo las estrellas masivas explotan. Las observaciones indican que las supernovas que pertenecen a una clase llamada Tipo II o de colapso de núcleo explotan de manera desequilibrada, con el núcleo de la estrella precipitándose a toda velocidad en una dirección, y el material expulsado en su mayoría expandiéndose hacia el otro (ver diagrama de la izquierda). Créditos: NASA / JPL-Caltech / Universidad de Berkeley
El Conjunto del Telescopio espectroscópico nuclear de la NASA, o NuSTAR, ha encontrado evidencia de que una estrella masiva explotó de una manera desequilibrada, enviando material eyectado volando en una dirección y el núcleo de la estrella en la otra.
Los resultados ofrecen la mejor prueba de que las explosiones de estrellas de este tipo, llamado Tipo II o supernovas de colapso de núcleo, son inherentemente asimétricas, un fenómeno que había sido difícil de probar hasta hoy.
"Las estrellas son objetos esféricos, pero al parecer el proceso por el cual mueren causa que sus núcleos sean turbulentos, hirviendo y dando vueltas en los últimos segundos antes de su desaparición," dijo Steve Boggs, de la Universidad de California, Berkeley, autor principal de un nuevo estudio sobre los hallazgos, que aparecen en la edición del 8 de mayo de Science. "Estamos aprendiendo que este chapoteo conduce a explosiones asimétricas".
Los restos desenmarañados de la supernova 1987A se muestran aquí en esta imagen tomada por el telescopio espacial Hubble de la NASA. El anillo luminoso se compone de material expulsado de la estrella moribunda antes de detonar El anillo está siendo iluminado por la onda de choque de la explosión. Créditos: ESA / Hubble y la NASA
El remanente de supernova en el estudio, denominado 1987A, está a 166.000 años luz de distancia. La luz procedente de la explosión que creó el remanente iluminaron los cielos por encima de la Tierra en el año 1987. Mientras que otros telescopios habían encontrado indicios de que esta explosión no era esférica, NuSTAR encontró la "pistola humeante" en la forma de un radioisótopo llamado titanio- 44.
"El titanio se produce en el corazón mismo de la explosión, por lo que traza la forma del motor que impulsa el desmontaje de la estrella", dijo Fiona Harrison, investigadora principal del NuSTAR en el Instituto de Tecnología de California en Pasadena. "Al observar el cambio de la energía de los rayos X procedentes de titanio, los datos de NuSTAR revelaron que, sorprendentemente, la mayoría del material se está alejando de nosotros."
El año pasado, NuSTAR ha creado detallados mapas de titanio-44 de otro remanente de supernova, llamado Cassiopeia A, tambiénhallando evidencias de una explosión asimétrica, aunque no en tan gran medida como la de 1987A. En conjunto, estos resultados sugieren que el desequilibrio está en la raíz misma de la supernova de colapso de núcleo.
Cuando la supernova 1987A iluminó nuestros cielos hace décadas, los telescopios de todo el mundo tuvieron una oportunidad única para ver el evento desarrollarse y evolucionar. Los materiales iluminados expulsados primero, fueron seguidos de los materiales más interiores impulsados por los isótopos radiactivos, tales como cobalto-56, que decayó en hierro-56. En 2012, el satélite Integral de la Agencia Espacial Europea detectó titanio-44 en 1987A. El titanio-44 continúa ardiendo en el remanente de supernova debido a su larga vida útil de 85 años.
"En cierto modo, es como si 1987A todavía está explotando frente a nuestros ojos", dijo Boggs.
NuSTAR trajo una nueva herramienta para el estudio de 1987A. Gracias a la aguda visión de rayos X de alta energía del observatorio, ha hecho las mediciones más precisas de titanio-44 hasta hoy. Este material radiactivo se produce en el núcleo de una supernova, lo que proporciona a los astrónomos una sonda directa en los mecanismos de una estrella detonante.
Los datos espectrales dev NuSTAR revelan que el titanio-44 se está alejando de nosotros con una velocidad de 2,6 millones de kilómetros por hora. Eso indica material expulsado y arrojado hacia afuera en una dirección, mientras que el núcleo compacto de la supernova, llamado estrella de neutrones, parece haber sido pateado hacia afuera en la dirección opuesta.
"Estas explosiones son impulsadas por la formación de un objeto compacto, el núcleo restante de la estrella, y esto parece ser que está conectado a la voladura delnúcleo en una dirección y el material expulsado en la otra", dijo Boggs.
Las observaciones anteriores han hecho alusión a la naturaleza desequilibrada de las explosiones de supernovas, pero fue imposible confirmar. Telescopios como el Observatorio de Rayos X Chandra de la NASA, que ve mejor los rayos X de baja energía que NuSTAR, ha visto el hierro que había sido calentado por la explosión de 1987A, pero no estaba claro si lel hierro fue generado en la explosión o simplemente ha estado en la vecindad.
"El titanio-44 radiactivo brilla en los rayos X no importando qué se produce solo en la explosión", dijo Brian Grefenstette, un co-autor del estudio en Caltech. "Esto significa que no tenemos que preocuparnos de cómo el entorno influyó en las observaciones. Somos capaces de observar directamente el material eyectado por la explosión."
Los estudios futuros de NuSTAR y otros telescopios deben iluminar aún más la naturaleza retorcida de las supernovas. ¿1987A es particularmente torcida, o está de acuerdo con otros objetos en su clase? Un misterio que lleva décadas sigue sin desentrañarse ante nuestros ojos.

NuSTAR es una misión de Pequeño Explorador dirigido por el Instituto de Tecnología de California en Pasadena y administrado por el Laboratorio de Propulsión Jet de la NASA también en Pasadena, para la Dirección de Misiones Científicas de la NASA en Washington.
Fuentes:
• An Asymmetric Supernova, HEASARC
• Star Explosion Is Lopsided, Finds NASA's NuSTAR
Para más información se puede visitar:NuSTAR, NASA