¿Qué queda de la estrella que explotó en las afueras de nuestra galaxia en 1987? Los escombros han oscurecido la vista de los científicos, pero dos de los telescopios de rayos X de la NASA han revelado nuevas pistas.

Desde que los astrónomos capturaron la brillante explosión de una estrella el 24 de febrero, 1987, los investigadores han estado buscando el núcleo estelar aplastado que debería haberse dejado atrás. Un grupo de astrónomos que utilizaron datos de misiones espaciales de la NASA y telescopios terrestres puede que finalmente lo haya encontrado.

Como la primera supernova visible a simple vista en unos 400 años, La supernova 1987A (o SN 1987A para abreviar) provocó un gran entusiasmo entre los científicos y pronto se convirtió en uno de los objetos más estudiados del cielo. La supernova se encuentra en la Gran Nube de Magallanes, una pequeña galaxia compañera de nuestra propia Vía Láctea, solo alrededor de 170, 000 años luz de la Tierra.

Mientras los astrónomos observaban cómo los escombros explotaban desde el lugar de la detonación, también buscaron lo que debería haber quedado del núcleo de la estrella:una estrella de neutrones.

Datos del Observatorio de rayos X Chandra de la NASA y datos inéditos de la matriz de telescopios espectroscópicos nucleares de la NASA (NuSTAR), en combinación con los datos del Atacama Large Millimeter Array (ALMA) con base en tierra reportados el año pasado, ahora presentan una interesante colección de pruebas de la presencia de la estrella de neutrones en el centro de SN 1987A.

"Durante 34 años, Los astrónomos han estado examinando los escombros estelares de SN 1987A para encontrar la estrella de neutrones que esperamos que esté allí. "dijo el líder del estudio, Emanuele Greco, de la Universidad de Palermo en Italia. "Ha habido muchos indicios que han resultado ser callejones sin salida, pero creemos que nuestros últimos resultados podrían ser diferentes ".

Cuando una estrella explota colapsa sobre sí misma antes de que las capas exteriores sean lanzadas al espacio. La compresión del núcleo lo convierte en un objeto extraordinariamente denso, con la masa del Sol comprimida en un objeto de solo unas 10 millas de diámetro. Estos objetos se han denominado estrellas de neutrones, porque están hechos casi exclusivamente de neutrones densamente empaquetados. Son laboratorios de física extrema que no se pueden duplicar aquí en la Tierra.

Estrellas de neutrones de rotación rápida y altamente magnetizadas, llamados púlsares, producen un rayo de radiación similar a un faro que los astrónomos detectan como pulsos cuando su rotación barre el rayo a través del cielo. Hay un subconjunto de púlsares que producen vientos desde sus superficies, a veces casi a la velocidad de la luz, que crean intrincadas estructuras de partículas cargadas y campos magnéticos conocidos como "nebulosas de viento de púlsares".

Con Chandra y NuSTAR, el equipo encontró rayos X de relativamente baja energía de los escombros de SN 1987A chocando contra el material circundante. El equipo también encontró evidencia de partículas de alta energía que utilizan la capacidad de NuSTAR para detectar rayos X más energéticos.

Hay dos posibles explicaciones para esta energética emisión de rayos X:una nebulosa de viento púlsar, o partículas aceleradas a altas energías por la onda expansiva de la explosión. El último efecto no requiere la presencia de un púlsar y ocurre a distancias mucho mayores desde el centro de la explosión.

El último estudio de rayos X respalda el caso de la nebulosa del viento del púlsar, lo que significa que la estrella de neutrones debe estar allí, al argumentar en un par de frentes contra el escenario de la aceleración de la onda expansiva. Primero, el brillo de los rayos X de mayor energía se mantuvo casi igual entre 2012 y 2014, mientras que la emisión de radio detectada con el Australia Telescope Compact Array aumentó. Esto va en contra de las expectativas para el escenario de la onda expansiva. Próximo, Los autores estiman que se necesitarían casi 400 años para acelerar los electrones hasta las energías más altas observadas en los datos de NuSTAR. que es más de 10 veces mayor que la edad del remanente.

"Los astrónomos se han preguntado si no ha pasado suficiente tiempo para que se forme un púlsar, o incluso si SN 1987A creara un agujero negro, "dijo el coautor Marco Miceli, también de la Universidad de Palermo. "Este ha sido un misterio constante durante algunas décadas, y estamos muy emocionados de traer nueva información a la mesa con este resultado ".

Los datos de Chandra y NuSTAR también respaldan un resultado de 2020 de ALMA que proporcionó una posible evidencia de la estructura de una nebulosa de viento púlsar en la banda de longitud de onda milimétrica. Si bien esta "mancha" tiene otras posibles explicaciones, su identificación como una nebulosa de viento púlsar podría fundamentarse con los nuevos datos de rayos X. Esta es más evidencia que apoya la idea de que queda una estrella de neutrones.

Si se trata de un púlsar en el centro de SN 1987A, sería el más joven jamás encontrado.

"Ser capaz de observar un púlsar esencialmente desde su nacimiento no tendría precedentes, "dijo el coautor Salvatore Orlando del Observatorio Astronómico de Palermo, un centro de investigación del Instituto Nacional de Astrofísica (INAF) en Italia. "Podría ser una oportunidad única en la vida para estudiar el desarrollo de un púlsar bebé".

El centro de SN 1987A está rodeado de gas y polvo. Los autores utilizaron simulaciones de última generación para comprender cómo este material absorbería los rayos X a diferentes energías, permitiendo una interpretación más precisa del espectro de rayos X, es decir, la cantidad de rayos X a diferentes energías. Esto les permite estimar cuál es el espectro de las regiones centrales de SN 1987A sin el material oscurecedor.

Como suele ser el caso, se necesitan más datos para fortalecer el caso de la nebulosa del viento púlsar. Un aumento de las ondas de radio acompañado de un aumento de los rayos X de energía relativamente alta en las observaciones futuras argumentaría en contra de esta idea. Por otra parte, si los astrónomos observan una disminución en los rayos X de alta energía, entonces se corroborará la presencia de una nebulosa de viento púlsar.

Los escombros estelares que rodean al púlsar juegan un papel importante al absorber en gran medida su emisión de rayos X de menor energía, haciéndolo indetectable en la actualidad. El modelo predice que este material se dispersará en los próximos años, lo que reducirá su poder absorbente. Por lo tanto, Se espera que la emisión de púlsar emerja en unos 10 años, revelando la existencia de la estrella de neutrones.

Un artículo que describe estos resultados se publicará esta semana en El diario astrofísico , y una preimpresión está disponible en línea.