El Observatorio de rayos X Chandra de la NASA ha capturado muchas imágenes espectaculares de fenómenos cósmicos durante sus dos décadas de operaciones. pero quizás el más icónico es el remanente de supernova Cassiopeia A.

Ubicado alrededor de las 11, 000 años luz de la Tierra, Cas A (como se le llama) es el campo de escombros brillante que queda después de que explotó una estrella masiva. Cuando la estrella se quedó sin combustible, se derrumbó sobre sí mismo y estalló como una supernova, posiblemente convirtiéndose brevemente en uno de los objetos más brillantes del cielo. (Aunque los astrónomos piensan que esto sucedió alrededor del año 1680, no hay registros históricos verificables para confirmar esto).

Las ondas de choque generadas por esta explosión sobrecargaron los restos estelares y su entorno, hacer que los escombros brillen intensamente con muchos tipos de luz, particularmente radiografías. Poco después del lanzamiento de Chandra a bordo del transbordador espacial Columbia el 23 de julio, 1999, Los astrónomos dirigieron el observatorio para que apunte hacia Cas A. Apareció en la imagen oficial de "Primera luz" de Chandra, lanzado el 26 de agosto de 1999, y marcó un momento seminal no solo para el observatorio, sino para el campo de la astronomía de rayos X. Cerca del centro del intrincado patrón de los escombros en expansión de la estrella destrozada, la imagen revelada, por primera vez, un objeto denso llamado estrella de neutrones que dejó la supernova.

Desde entonces, Chandra ha regresado repetidamente a Cas A para aprender más sobre este importante objeto. Un nuevo video muestra la evolución de Cas A a lo largo del tiempo, lo que permite a los espectadores ver cómo un gas increíblemente caliente (unos 20 millones de grados Fahrenheit) en el remanente se expande hacia afuera. Estos datos de rayos X se han combinado con datos de otro de los "Grandes Observatorios, "el telescopio espacial Hubble, mostrando delicadas estructuras filamentosas de gases más fríos con temperaturas de aproximadamente 20, 000 grados Fahrenheit. Se muestran los datos de Hubble de un solo período de tiempo para enfatizar los cambios en los datos de Chandra.

El video muestra las observaciones de Chandra de Cas A desde 2000 hasta 2013. En ese tiempo, un niño podría ingresar al jardín de infancia y graduarse de la escuela secundaria. Si bien la transformación puede no ser tan evidente como la de un estudiante durante el mismo período, Es notable observar un cambio de objeto cósmico en escalas de tiempo humanas.

El azul, La región exterior de Cas A muestra la onda expansiva de la explosión. La onda expansiva se compone de ondas de choque, similar a las explosiones sónicas generadas por un avión supersónico. Estas ondas de choque en expansión producen emisión de rayos X y son sitios donde las partículas se aceleran a energías que alcanzan aproximadamente dos veces más que el acelerador más poderoso de la Tierra. el Gran Colisionador de Hadrones. A medida que la onda expansiva viaja hacia afuera a velocidades de aproximadamente 11 millones de millas por hora, encuentra material circundante y se ralentiza, generando una segunda onda de choque, llamada "choque inverso", que viaja hacia atrás, similar a cómo un atasco viaja hacia atrás desde la escena de un accidente en una carretera.

Por lo general, se observa que estos choques inversos son débiles y de movimiento mucho más lento que la onda expansiva. Sin embargo, un equipo de astrónomos dirigido por Toshiki Sato de RIKEN en Saitama, Japón, y el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA, han informado choques inversos en Cas A que parecen brillantes y de movimiento rápido, con velocidades de entre 5 y 9 millones de millas por hora. Estos choques inversos inusuales probablemente se deben a que la onda expansiva se encuentra con grupos de material que rodean el remanente, como Sato y su equipo discuten en su estudio de 2018. Esto hace que la onda expansiva se desacelere más rápidamente, que vuelve a energizar el choque inverso, haciéndolo más brillante y más rápido. Las partículas también se aceleran a energías colosales por estos choques que se mueven hacia adentro, alcanzando unas 30 veces las energías del LHC.

Este estudio reciente de Cas A se suma a una larga colección de descubrimientos de Chandra a lo largo de los 20 años del telescopio. Además de encontrar la estrella de neutrones central, Los datos de Chandra han revelado la distribución de elementos esenciales para la vida expulsados ​​por la explosión (que se muestra arriba), han construido un notable modelo tridimensional del remanente de supernova, y mucho más.

Los científicos también crearon un registro histórico en luz óptica de Cas A utilizando placas fotográficas del Observatorio Palomar en California de 1951 y 1989 que habían sido digitalizadas por el programa Acceso digitalizado a Sky Century @ Harvard (DASCH). ubicado en el Centro de Astrofísica | Harvard y Smithsonian (CfA). Estos se combinaron con imágenes tomadas por el Telescopio Espacial Hubble entre 2000 y 2011. Esta mirada a largo plazo a Cas A permitió a los astrónomos Dan Patnaude de CfA y Robert Fesen de Dartmouth College aprender más sobre la física de la explosión y el remanente resultante de tanto los datos ópticos como los de rayos X.

Este estudio reciente de Cas A se suma a una larga colección de descubrimientos de Chandra a lo largo de los 20 años del telescopio. Además de encontrar la estrella de neutrones central, Los datos de Chandra han revelado la distribución de elementos esenciales para la vida expulsados ​​por la explosión, pistas sobre los detalles de cómo explotó la estrella, y mucho más.