La ilustración del artista de la Supernova 1987A muestra las polvorientas regiones interiores de los remanentes de la estrella explotada (rojo), en el que podría estar escondida una estrella de neutrones. Esta región interior se contrasta con la capa exterior (azul), donde la energía de la supernova choca (verde) con la envoltura de gas expulsado de la estrella antes de su poderosa detonación. Crédito:NRAO / AUI / NSF, B. Saxton
Dos equipos de astrónomos han presentado un caso convincente en el misterio de 33 años que rodea a la Supernova 1987A. Basado en observaciones del Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA) y un estudio teórico de seguimiento, los científicos proporcionan una nueva perspectiva para el argumento de que una estrella de neutrones se esconde en lo profundo de los restos de la estrella que explotó. 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 Supernova 1987A (SN 1987A), han estado buscando un objeto compacto que debería haberse formado en las sobras 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 posteriormente colapsó en un agujero negro. Durante décadas, la comunidad científica ha estado esperando ansiosamente una señal de este objeto que se ha estado escondiendo detrás de una espesa nube de polvo.
La gota'
Recientemente, Las observaciones del radiotelescopio ALMA proporcionaron la primera indicación de la estrella de neutrones que faltaba después de la explosión. Imágenes de muy alta resolución revelaron una "mancha" caliente en el polvoriento núcleo de SN 1987A, que es más brillante que su entorno y coincide con la ubicación sospechosa de la estrella de neutrones.
Imágenes de ALMA de muy alta resolución revelaron una "mancha" caliente en el núcleo polvoriento de la Supernova 1987A (recuadro), que podría ser la ubicación de la estrella de neutrones que falta. El color rojo muestra polvo y gas frío en el centro del remanente de supernova, tomadas en longitudes de onda de radio con ALMA. Los tonos verde y azul revelan dónde choca la onda expansiva de la estrella que explotó con un anillo de material alrededor de la supernova. El verde representa el resplandor de la luz visible, capturado por el telescopio espacial Hubble de la NASA. El color azul revela el gas más caliente y se basa en datos del Observatorio de rayos X Chandra de la NASA. Inicialmente, el anillo se hizo brillar por el destello de luz de la explosión original. Durante los años siguientes, el material del anillo se ha iluminado considerablemente a medida que la onda de choque de la explosión lo golpea. Crédito:ALMA (ESO / NAOJ / NRAO), P. Cigan y R. Indebetouw; NRAO / AUI / NSF, B. Saxton; NASA / ESA
"Nos sorprendió mucho ver esta mancha cálida formada por una espesa nube de polvo en el remanente de supernova, "dijo Mikako Matsuura de la Universidad de Cardiff y un miembro del equipo que encontró la mancha con ALMA." Tiene que haber algo en la nube que ha calentado el polvo y lo hace 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 por el brillo de la mancha. "Pensamos que la estrella de neutrones podría ser demasiado brillante para existir, pero luego Dany Page y su equipo publicaron un estudio que indicaba que la estrella de neutrones puede ser así de brillante porque es muy joven, "dijo Matsuura.
Dany Page es astrofísica de la Universidad Nacional Autónoma de México, que ha estado estudiando SN 1987A desde el principio. "Estaba a la mitad de mi doctorado cuando ocurrió la supernova, " él 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. Fue como un santo grial moderno".
El estudio teórico de Page y su equipo, publicado hoy en El diario astrofísico , apoya firmemente la sugerencia hecha por el equipo de ALMA de que una estrella de neutrones está alimentando la burbuja 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 cálida de polvo es una confirmación de varias predicciones, "Page explicó.
Estas predicciones fueron la ubicación y la temperatura de la estrella de neutrones. Según los modelos informáticos de supernova, la explosión ha "pateado" 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 creen que estaría hoy la estrella de neutrones. Y la temperatura de la estrella de neutrones que se predijo en alrededor de 5 millones de grados Celsius, proporciona suficiente energía para explicar el brillo de la mancha.
Este colorido La imagen de varias longitudes de onda de los intrincados restos de la Supernova 1987A se produce con datos de tres observatorios diferentes. El color rojo muestra polvo y gas frío en el centro del remanente de supernova, tomadas en longitudes de onda de radio con ALMA. Los tonos verde y azul revelan dónde choca la onda expansiva de la estrella que explotó con un anillo de material alrededor de la supernova. El verde representa el resplandor de la luz visible, capturado por el telescopio espacial Hubble de la NASA. El color azul revela el gas más caliente y se basa en datos del Observatorio de rayos X Chandra de la NASA. Inicialmente, el anillo se hizo brillar por el destello de luz de la explosión original. Durante los años siguientes, el material del anillo se ha iluminado considerablemente a medida que la onda de choque de la explosión lo golpea. Crédito:ALMA (ESO / NAOJ / NRAO), P. Cigan y R. Indebetouw; NRAO / AUI / NSF, B. Saxton; NASA / ESA
No es un púlsar o un agujero negro
Contrariamente a las expectativas comunes, la estrella de neutrones probablemente no sea un púlsar. "El poder de un púlsar depende de qué tan rápido gira y de la fuerza de su campo magnético, ambos tendrían que tener valores muy finamente ajustados para coincidir con las observaciones, "dijo Page, "mientras que la energía térmica emitida por la superficie caliente de la joven estrella de neutrones se ajusta naturalmente a los datos".
"La estrella de neutrones se comporta exactamente como esperábamos, "añadió 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, habiendo 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 burbuja. Comparamos todas las posibilidades y llegamos a la conclusión de que una estrella de neutrones caliente es la explicación más probable ".
Esta estrella de neutrones tiene 25 km de ancho, bola extremadamente caliente de materia ultradensa. Una cucharadita de su material pesaría más que todos los edificios de la ciudad de Nueva York juntos. Porque solo puede tener 33 años, sería la estrella de neutrones más joven jamás encontrada. 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 para eso, los astrónomos pueden necesitar esperar algunas décadas más hasta que el polvo y el gas en el remanente de supernova se vuelvan más transparentes.
Imágenes detalladas de ALMA
Aunque muchos telescopios han tomado 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 producían cantidades masivas de polvo.
"Este descubrimiento se basa en años de observaciones de ALMA, mostrando el núcleo de la supernova con más y más detalle 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.
