Supernova Casiopea A: las sorprendentes imágenes de Webb

Supernova Casiopea A: sorprendentes nuevas imágenes de Webb

Como un redondo y brillante adorno colocado en el lugar perfecto del árbol navideño, la supernova Casiopea A deslumbra en una nueva imagen del Telescopio Espacial James Webb de la NASA. Sin embargo, esta escena no es la proverbial «noche de paz» del villancico: no todo está en calma en este turbulento escenario cósmico.

La imagen de la NIRCam (cámara de infrarrojo cercano) de Webb de la supernova Casiopea A muestra una explosión muy violenta con una resolución antes inalcanzable en estas longitudes de onda.

Esta imagen en alta resolución revela detalles intrincados de la capa de material en expansión, que choca contra el gas desprendido por la estrella antes de explotar.

Supernova Casiopea A: MIRI revela características inesperadas

Casiopea A es uno de los restos de supernova mejor estudiados de todo el cosmos. A lo largo de los años, los observatorios terrestres y espaciales, incluido el Telescopio Espacial Hubble de la NASA/ESA, han construido colectivamente una imagen en múltiples longitudes de onda de los restos del objeto.

Sin embargo, los astrónomos han entrado ahora en una nueva era en el estudio de la supernova Casiopea A. En abril de 2023, el MIRI (Instrumento de infrarrojo medio) de Webb comenzó esta historia, revelando características nuevas e inesperadas dentro de la capa interna del remanente de supernova.

Pero muchas de estas características son invisibles en la nueva imagen de NIRCam, y los astrónomos están investigando por qué.

Supernova Casiopea A: NIRCam revela una nueva y sorprendente visión

La luz infrarroja es invisible para nuestros ojos, por lo que los procesadores de imágenes y los científicos representan estas longitudes de onda de luz con colores visibles. En esta imagen más reciente de la supernova Casiopea A, se asignaron colores a los diferentes filtros de NIRCam, y cada uno de esos colores muestra una actividad diferente dentro del objeto.

Nueva imagen en alta definición obtenida por la cámara NIRCam (cámara de infrarrojo cercano) del telescopio espacial James Webb. La imagen revela detalles intrincados del remanente de supernova Casiopea A (Cas A) y muestra la capa de material en expansión que choca contra el gas desprendido por la estrella antes de que explotara.
Nueva imagen en alta definición obtenida por la cámara NIRCam (cámara de infrarrojo cercano) del telescopio espacial James Webb. La imagen revela detalles intrincados del remanente de supernova Casiopea A (Cas A) y muestra la capa de material en expansión que choca contra el gas desprendido por la estrella antes de que explotara.

A primera vista, la imagen NIRCam puede parecer menos colorida que la imagen MIRI. Sin embargo, esto no significa que haya menos información: simplemente depende de las longitudes de onda en las que el material del objeto emite luz.

Los colores más notables en la imagen más reciente de Webb son grupos de naranja brillante y rosa claro que forman la capa interna del remanente de supernova.

Supernova Casiopea A: Intrincados nuevos detalles

La visión nítida de Webb puede detectar los más pequeños nudos de gas, compuestos de azufre, oxígeno, argón y neón de la propia estrella. Incrustado en este gas hay una mezcla de polvo y moléculas, que con el tiempo se incorporarán a nuevas estrellas y sistemas planetarios.

Algunos filamentos de escombros son demasiado pequeños para resolverse visualmente, incluso para Webb, lo que significa que tienen un diámetro comparable o inferior a 16 mil millones de kilómetros (alrededor de 100 unidades astronómicas).

En comparación, la totalidad de la supernova Casiopea A abarca una extensión de 10 años luz, o aproximadamente 96 billones de kilómetros.

Supernova Casiopea A: Comparación de las cámaras NIRCam y MIRI del telescopio Webb. A primera vista, la imagen de la NIRCam parece menos colorida que la imagen de la MIRI. Pero esto se debe únicamente a que el material de la supernova emite luz en muchas longitudes de onda diferentes. La imagen de la NIRCam parece un poco más nítida que la imagen MIRI debido a su mayor resolución.
Supernova Casiopea A: Comparación de las cámaras NIRCam y MIRI del telescopio Webb. A primera vista, la imagen de la NIRCam parece menos colorida que la imagen de la MIRI. Pero esto se debe únicamente a que el material de la supernova emite luz en muchas longitudes de onda diferentes. La imagen de la NIRCam parece un poco más nítida que la imagen MIRI debido a su mayor resolución.

Al comparar la nueva vista de Webb de la supernova Casiopea A en el infrarrojo cercano, con la vista en el infrarrojo medio, se aprecia que su cavidad interior y su capa exterior carecen curiosamente de color. La periferia de la capa interior principal, que aparecían de un color naranja intenso y rojo en la imagen MIRI, ahora parece humo de una fogata.

Esto marca el lugar donde la onda expansiva de la supernova choca contra el material circunestelar circundante. El polvo del material circunestelar es demasiado frío para que pueda detectarse directamente en longitudes de onda del infrarrojo cercano, pero se aprecia bien en el infrarrojo medio.

Supernova Casiopea A: Radiación Sincrotón

Los investigadores han llegado a la conclusión de que el color blanco es la luz de la radiación sincrotrón, que se emite en todo el espectro electromagnético, incluido el infrarrojo cercano.

¿Qué es la radiación sincrotón?

La radiación sincrotrón es un tipo de radiación electromagnética que emiten partículas cargadas que se mueven a velocidades cercanas a la velocidad de la luz en campos magnéticos intensos.

La emisión de radiación sincrotrón es el resultado de la aceleración centrípeta de las partículas cargadas que se desplazan a lo largo de una trayectoria curva en el campo magnético.

A medida que el campo magnético desvía las partículas, estas emiten radiación sincrotrón en una amplia gama de longitudes de onda, desde radio hasta rayos X.

La radiación sincrotrón también es visible en las capas en forma de burbujas, en la mitad inferior de la cavidad interior.

El «Monstruo Verde»

Tampoco se ve en la vista del infrarrojo cercano el bucle de luz verde, en la cavidad central de la supernova Casiopea A, que brillaba en el infrarrojo medio, apropiadamente apodado el Monstruo Verde. Los investigadores describieron esta característica como «difícil de entender» al observarla por primera vez.

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.

Aunque el «verde» del Monstruo Verde no es visible en NIRCam, lo que queda en el infrarrojo cercano en esa región puede proporcionar información sobre esta misteriosa característica.

Los agujeros circulares visibles en la imagen MIRI están débilmente delineados por una emisión blanca y violeta en la imagen NIRCam, lo que representa gas ionizado. Los investigadores creen que esto se debe a que los restos de la supernova empujan y esculpen el gas que dejó la estrella antes de explotar.

Bebé Casiopea A

Los investigadores también quedaron absolutamente atónitos por una característica fascinante en la esquina inferior derecha del campo de visión de NIRCam. A esa masa grande y estriada la han denominado «bebé Casiopea A», porque parece un «hijo» de la supernova principal.

Pues bien, bebé Casiopea A es un eco de luz.

¿Qué es un eco de luz?

El eco de luz es un fenómeno en el que la luz de un objeto astronómico, como por ejemplo una estrella, se refleja y llega a nosotros después de haber interactuado con partículas de polvo o gas en el espacio. Este fenómeno puede proporcionar información valiosa sobre las características del medio interestelar.

Cuando la luz de una estrella o cualquier otra fuente de luz pasa a través de nubes de gas o polvo interestelar, parte de esa luz puede dispersarse o reflejarse en estas partículas. Si estas partículas están lo suficientemente alejadas de la fuente de luz, la luz reflejada puede tardar un tiempo en llegar a nosotros.

Este retraso en la llegada de la luz se conoce como «eco de luz» y puede crear la ilusión de viajar a velocidades superlumínicas, debido al retraso temporal en la llegada de la luz reflejada hasta nosotros

Un bebé luminoso

La luz de la explosión de la estrella en tiempos remotos, que dio origen a la supernova, ha llegado al polvo interestelar distante. Esto provoca que se caliente y luego brille a medida que se va enfriando.

Supernova Casiopea A: En la franja derecha se muestran detalles de la imagen principal de la izquierda. 1) detalle de la capa interior de filamentos de color rosa brillante y naranja, que parecen pequeños trozos de vidrio roto. 2) Tenues cortinas de gas circulares, alrededor del exterior del caparazón interior de la supernova, que parecen humo de fogata. 3 y 4) Acumulaciones de polvo, de color amarillento. En la imagen 4 se aprecia la bebé supernova A.
Supernova Casiopea A: En la franja derecha se muestran detalles de la imagen principal de la izquierda. 1) detalle de la capa interior de filamentos de color rosa brillante y naranja, que parecen pequeños trozos de vidrio roto. 2) Tenues cortinas de gas circulares, alrededor del exterior del caparazón interior de la supernova, que parecen humo de fogata. 3 y 4) Acumulaciones de polvo, de color amarillento. En la imagen 4 se aprecia la bebé supernova A.

La complejidad del patrón de polvo y la aparente proximidad entre bebé Casiopea A y su madre, la supernova Casiopea A, son particularmente intrigantes para los investigadores. En realidad, bebé Casiopea A se encuentra a unos 170 años luz detrás del remanente de supernova.

Pueden apreciarse también varios otros ecos de luz más pequeños esparcidos por todo el nuevo retrato de Webb. La supernova Casiopea A se encuentra a 11.000 años luz de distancia, en la constelación de Casiopea. Se estima que explotó hace unos 340 años.

Fuente: Researchers stunned by Webb’s new high-definition look at exploded star y Webb Reveals Never-Before-Seen Details in Cassiopeia A

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