Observaciones en ALMA y astrofísicos de la UNAM dan solución al misterio en la supernova SN 1987A

Actualizado: 12 ago 2020

Científicos proporcionan una nueva visión del argumento de que una estrella de neutrones se esconde en lo profundo de la supernova SN 1987A. Esta sería la estrella de neutrones más joven conocida hasta la fecha.


Las imágenes de ALMA de extremadamente alta resolución revelaron una "gota" caliente en el núcleo polvoriento de Supernova 1987A (recuadro), que podría ser la ubicación de la estrella de neutrones desaparecida.
La mancha en la supernova SN 1987A. Crédito: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), P. Cigan and R. Indebetouw; NRAO/AUI/NSF, B. Saxton; NASA/ESA

Dos equipos de astrónomos han dado presentado la más convincente solución al misterio de 33 años que rodea a la supernova 1987A. Basado en observaciones del Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) y un estudio teórico realizado , los científicos proporcionan una nueva visión del argumento de que una estrella de neutrones se esconde en lo profundo de los restos de la explosión de la antigua estrella. Esta sería la estrella de neutrones más joven conocida hasta la fecha.


Desde que los astrónomos presenciaron una de las explosiones más brillantes de una estrella en el cielo nocturno, creando la supernova 1987A (SN 1987A), han estado buscando un objeto compacto que debería haberse formado en los restos de la explosión.


Debido a que las partículas conocidas como neutrinos se detectaron en la Tierra el día de la explosión (23 de febrero de 1987), los astrónomos esperaban que se hubiera formado una estrella de neutrones en el centro colapsado de la estrella. Pero cuando los científicos no pudieron encontrar ninguna evidencia de esa estrella, comenzaron a preguntarse si en realidad habría colapsado en un agujero negro. Durante décadas, la comunidad científica ha estado esperando ansiosamente una señal de este objeto que se ha escondido detrás de una nube de polvo muy espesa.


Recientemente, las observaciones del radiotelescopio ALMA proporcionaron la primera indicación de la estrella de neutrones misteriosa. Las imágenes de muy alta resolución revelaron una "mancha" caliente en el núcleo polvoriento de SN 1987A, que es más brillante que su entorno y coincide con la posible ubicación de la estrella de neutrones.


Esta imagen colorida de múltiples longitudes de onda de los intrincados restos de Supernova 1987A se produce con datos de tres observatorios diferentes.
Imagen a varias longitudes de onda de SN1987A. Credito: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), P. Cigan and R. Indebetouw; NRAO/AUI/NSF, B. Saxton; NASA/ESA

"Nos sorprendió mucho ver esta cálida burbuja hecha por una espesa nube de polvo en el remanente de la supernova", dijo Mikako Matsuura de la Universidad de Cardiff y miembro del equipo que encontró la burbuja con ALMA. "Tiene que haber algo en la nube que haya calentado el polvo y que lo haga brillar. Por eso sugerimos que hay una estrella de neutrones escondida dentro de la nube de polvo".


Aunque Matsuura y su equipo estaban entusiasmados con este resultado, se preguntaron sobre el brillo de la burbuja. "Pensamos que la estrella de neutrones podría ser demasiado brillante para existir, pero entonces Dany Page y su equipo publicaron un estudio que indicaba que la estrella de neutrones podría ser tan brillante debido a que es muy joven", dijo Matsuura.


Dany Page es astrofísico de la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM) y ha estado estudiando SN 1987A desde el principio. "Estaba a la mitad de mi doctorado cuando ocurrió la supernova", dijo, "fue uno de los eventos más importantes de mi vida que me hizo cambiar el curso de mi carrera para tratar de resolver este misterio. Era como un santo grial moderno".


El estudio teórico de Page y su equipo, publicado en The Astrophysical Journal, respalda firmemente la sugerencia hecha por el equipo de ALMA de que una estrella de neutrones está alimentando la masa de polvo. "A pesar de la complejidad suprema de una explosión de supernova y las condiciones extremas que reinan en el interior de una estrella de neutrones, la detección de una gota de polvo caliente es una confirmación de varias predicciones", explicó Page.


SN 1987A reside a 163 mil años luz de distancia en el Cielo Sur en la Gran Nube de Magallanes

Estas predicciones fueron la ubicación y la temperatura de la estrella de neutrones. Según los modelos de computadora de supernova, la explosión ha "expulsado" a la estrella de neutrones de su lugar de nacimiento con una velocidad de cientos de kilómetros por segundo (decenas de veces más rápido que el cohete más rápido). La mancha está exactamente en el lugar donde los astrónomos piensan que la estrella de neutrones estaría hoy. Y la temperatura de la estrella de neutrones, que se pronostica alrededor de 5 millones de grados Celsius, proporciona suficiente energía para explicar el brillo de la burbuja.


Contrariamente a las expectativas comunes, la estrella de neutrones probablemente no sea un púlsar. "El poder de un púlsar depende de qué tan rápido gire y de la intensidad de su campo magnético, los cuales necesitarían tener valores muy específicos para que coincidan con las observaciones", dijo Page, "mientras que la energía térmica emitida por la superficie caliente del joven la estrella de neutrones se ajusta naturalmente a los datos".


"La estrella de neutrones se comporta exactamente como esperábamos", agregó James Lattimer de la Universidad Stony Brook en Nueva York, y miembro del equipo de investigación de Page. Lattimer también ha seguido de cerca a SN 1987A, después de haber publicado antes de SN 1987A predicciones de la señal de neutrinos de una supernova que posteriormente coincidió con las observaciones. "Esos neutrinos sugirieron que nunca se formó un agujero negro, y además parece difícil para un agujero negro explicar el brillo observado de la mancha. Comparamos todas las posibilidades y concluimos que una estrella de neutrones caliente es la explicación más probable".


Esta estrella de neutrones es una bola extremadamente caliente de materia ultradensa de 25 km de ancho. Una cucharadita de su material pesaría más que todos los edificios de la ciudad de Nueva York combinados. Debido a que solo puede tener 33 años, sería la estrella de neutrones más joven que se haya encontrado. La segunda estrella de neutrones más joven que conocemos se encuentra en el remanente de supernova Cassiopeia A y tiene 330 años.


Solo una imagen directa de la estrella de neutrones daría una prueba definitiva de que existe, pero es posible que los astrónomos necesiten esperar unas décadas más hasta que el polvo y el gas en el remanente de supernova se vuelvan más transparentes.



Aunque muchos telescopios han hecho imágenes de SN 1987A, ninguno de ellos ha podido observar su núcleo con tanta precisión como ALMA. Observaciones anteriores (3-D) con ALMA ya mostraron los tipos de moléculas que se encuentran en el remanente de supernova y confirmaron que producía cantidades masivas de polvo.


"Este descubrimiento se basa en años de observaciones de ALMA, mostrando el núcleo de la supernova con más y más detalles gracias a las continuas mejoras en el telescopio y el procesamiento de datos", dijo Remy Indebetouw del Observatorio Nacional de Radioastronomía y la Universidad de Virginia, quien ha sido parte del equipo de imágenes de ALMA.





Fuente: eurekaler.org, National Radio Astronomy Observatory

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