El Monstruo Verde de Casiopea A

Chandra y Webb dan caza al Monstruo Verde de Casiopea A

Al reunir datos de dos telescopios de la NASA, los astrónomos pueden haber resuelto el misterio del Monstruo Verde de Casiopea A, una extraña estructura encontrada en el interior de una Supernova. Su trabajo ha revelado nuevos detalles sobre los restos de la estrella colapsada y sobre la Supernova en sí.

Este estudio del conocido remanente de Supernova Casiopea A (Cas A) utiliza datos del Observatorio de Rayos X Chandra y el Telescopio Espacial James Webb e incluye la primera imagen de Cas A que combina datos de ambos telescopios.

La curiosa estructura fue identificada por primera vez en los datos infrarrojos de Webb de abril de 2023. El origen de esta característica, apodada el Monstruo Verde de Casiopea A, debido a su semejanza con la pared del campo izquierdo del Fenway Park, no estaba claro.

Chandra y Webb se unen para resolver el misterio

Sin embargo, al combinar los datos de Webb con los rayos X de Chandra, los investigadores creen que han encontrado la fuente del Monstruo Verde de Casiopea A.

«Ya sospechábamos que el Monstruo Verde de Casiopea A fue creado por una onda expansiva de la estrella colapsada que impactó en el material que la rodea», dijo Jacco Vink de la Universidad de Ámsterdam, quien lidera el trabajo de Chandra. «Chandra nos ayudó a cerrar el caso».

El Monstruo Verde de la supernova Casiopea A: se trata de un bucle, representado en color verde, que se extiende a lo largo del lado derecho de la cavidad central. Fue apodado el Monstruo Verde en honor al parque Fenway de Boston.
El Monstruo Verde de la Supernova Casiopea A: se trata de un bucle, representado en color verde, que se extiende a lo largo del lado derecho de la cavidad central. Fue apodado el Monstruo Verde en honor al parque Fenway de Boston.

Cuando una estrella masiva explotó para crear Cas A hace unos 340 años (desde el punto de vista terrestre), generó una bola de materia y luz que se expandió hacia afuera. En las partes exteriores de Cas A, la onda expansiva impactó en el gas circundante.

Este gas circundante fue expulsado por la estrella entre aproximadamente diez mil y cien mil años antes de la explosión. Esto produjo un entorno propicio para la formación de polvo después de que el material estelar eyectado se enfriara.

Los datos de Chandra revelan gas caliente, principalmente de escombros de Supernova, que incluyen elementos como silicio y hierro, pero también de electrones energéticos que giran alrededor de líneas de campo magnético en la onda expansiva.

Estos electrones se iluminan como finos arcos cerca de la onda expansiva y también aparecen en partes del interior.

Los datos de Webb, por otro lado, realzan la emisión infrarroja del polvo caliente (que se calienta porque está incrustado en el gas caliente visto por Chandra), de los escombros de la Supernova, mucho más fríos.

El Monstruo Verde está «en la onda»

A pesar de esta escena estelar caótica, el Monstruo Verde de Casiopea A destaca claramente en la imagen original de Webb.

Al analizar los datos de Chandra del remanente de Supernova, Vink y sus colegas encontraron que los filamentos en la parte exterior de Cas A, provenientes de la onda expansiva, coincidían estrechamente con las propiedades de rayos X del Monstruo Verde.

Un análisis detallado realizado por los investigadores encontró que los filamentos en la parte externa de Cas A, provenientes de la onda expansiva, coincidían estrechamente con las propiedades de rayos X del "Green Monster", incluyendo una menor cantidad de hierro y silicio que en los escombros de la supernova. Esta interpretación es evidente en la imagen a color de Chandra, que muestra que los colores dentro del contorno del "Green Monster" coinciden mejor con los colores de la onda expansiva que con los escombros que contienen hierro y silicio.
Un análisis detallado realizado por los investigadores encontró que los filamentos en la parte externa de Cas A, provenientes de la onda expansiva, coincidían estrechamente con las propiedades de rayos X del «Green Monster», incluyendo una menor cantidad de hierro y silicio que en los escombros de la Supernova. Esta interpretación es evidente en la imagen a color de Chandra, que muestra que los colores dentro del contorno del «Green Monster» coinciden mejor con los colores de la onda expansiva que con los escombros que contienen hierro y silicio.

También contenían menos hierro y silicio que en los escombros de la Supernova. Esto sugiere un origen común para el Monstruo Verde y la onda expansiva.

Los datos de Chandra también muestran que el material en el Monstruo Verde se está moviendo hacia nosotros, indicando que está chocando con el gas expulsado de la estrella en el lado cercano de Cas A.

Parte de la onda expansiva

Su velocidad es aproximadamente la mitad de la velocidad promedio de la onda expansiva, lo que indica que la densidad de material en el Monstruo Verde es mucho mayor que la densidad promedio del material que rodea Cas A. Este resultado puede ayudar a reconstruir la complicada historia de la masa perdida por la estrella antes de explotar.

«Concluimos que el Monstruo Verde también es parte de la onda expansiva y está ‘foto-bombardeando’ la parte central de Cas A en lugar de ser parte de ella».

«Luego eliminamos digitalmente el Monstruo Verde del resto de la imagen para aprender más sobre lo que hay detrás de él», dijo Ilse De Looze de la Universidad de Gante en Bélgica, co-investigadora del estudio de Webb.

Un rompecabezas tridimensional

«Es como si nos hubieran entregado un rompecabezas tridimensional completo, y pudimos quitar partes para ver qué hay en el interior».

Chandra detecta los escombros de la estrella porque las ondas de choque, similares a los estampidos sónicos de un avión supersónico, los calientan a decenas de millones de grados.

Webb puede ver parte del material no afectado por las ondas de choque, lo que llamamos escombros «prístinos». Gran parte de este material se encuentra detrás del Monstruo Verde. La combinación de datos de Webb y Chandra proporciona un censo más completo de los escombros de la estrella colapsada.

«Hemos creado el primer mapa de los escombros ‘prístinos’ en forma de red del centro de este remanente de Supernova», dijo Dan Milisavljevic de la Universidad de Purdue, quien lidera el estudio de Webb. «Nadie ha visto antes estructuras como estas en una estrella explotada».

NuSTAR y Chandra

Para aprender más sobre la explosión de la Supernova, el equipo comparó la imagen de Webb de los escombros prístinos de la estrella colapsada con mapas de elementos radiactivos creados en la Supernova.

Utilizaron datos de NuSTAR (Nuclear Spectroscopic Telescope Array) de la NASA para mapear titanio radiactivo, aún visible hoy.

Y Chandra para mapear dónde estaba el níquel radiactivo midiendo donde estaba el hierro, ya que el níquel radiactivo se descompone para formar hierro.

Una imagen que muestra los escombros ricos en hierro (trazando la ubicación del níquel radioactivo) en verde, el titanio radioactivo en azul y los escombros prístinos en tonos naranja y amarillo.
Una imagen que muestra los escombros ricos en hierro (trazando la ubicación del níquel radioactivo) en verde, el titanio radioactivo en azul y los escombros prístinos en tonos naranja y amarillo.

Dos aspectos destacaron al hacer esta comparación: Algunos filamentos de escombros prístinos cerca del centro de Cas A, vistos con Webb, están relacionados con el hierro visto con Chandra más lejos. El titanio radiactivo se ve donde los escombros prístinos son relativamente débiles.

Estas comparaciones sugieren que el material radiactivo visto en rayos X ha ayudado a dar forma a los escombros prístinos cerca del centro del remanente vistos con Webb, formando cavidades.

Las finas estructuras en los escombros prístinos probablemente se formaron cuando las capas internas de la estrella se mezclaron con materia caliente y radiactiva producida durante el colapso del núcleo de la estrella bajo la gravedad.

Fuente: NASA Telescopes Chase Down «Green Monster» in Star’s Debris

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