Imagen en falso color de una de las simulaciones de supernova que muestra parches de gas frío y caliente (blanco / verde) en la burbuja y la estructura filamentosa de rayos cósmicos (azul) alrededor de la capa del remanente de supernova. Crédito:F. Rodríguez Montero.
La etapa final de explosiones cataclísmicas de estrellas masivas moribundas, llamadas supernovas, podría dar un golpe hasta seis veces mayor en el gas interestelar circundante con la ayuda de rayos cósmicos, según un nuevo estudio dirigido por investigadores de la Universidad de Oxford. El trabajo será presentado por Ph.D. El alumno Francisco Rodríguez Montero hoy (19 de julio) en el virtual Encuentro Nacional de Astronomía (NAM 2021).
Cuando las supernovas explotan, emiten luz y miles de millones de partículas al espacio. Mientras la luz pueda alcanzarnos libremente, las partículas quedan atrapadas en bucles en espiral por ondas de choque magnéticas generadas durante las explosiones. Cruzando de un lado a otro a través de frentes de choque, estas partículas se aceleran casi a la velocidad de la luz y, al escapar de las supernovas, se cree que son la fuente de la misteriosa forma de radiación conocida como rayos cósmicos.
Debido a su inmensa velocidad, los rayos cósmicos experimentan fuertes efectos relativistas, efectivamente perdiendo menos energía que la materia regular y permitiéndoles viajar grandes distancias a través de una galaxia. Por el camino, afectan la energía y la estructura del gas interestelar en su camino y pueden jugar un papel crucial en detener la formación de nuevas estrellas en densas bolsas de gas. Sin embargo, hasta la fecha, la influencia de los rayos cósmicos en la evolución de las galaxias no se ha entendido bien.
En el primer estudio numérico de alta resolución de este tipo, El equipo realizó simulaciones de la evolución de las ondas de choque que emanan de las explosiones de supernovas durante varios millones de años. Descubrieron que los rayos cósmicos pueden desempeñar un papel fundamental en las etapas finales de la evolución de una supernova y su capacidad para inyectar energía en el gas galáctico que la rodea.
El rojo, los colores verde y azul se muestran bajos, rayos X de energía intermedia y alta observados con el Observatorio de rayos X Chandra de la NASA, y el campo de estrellas es de Digitized Sky Survey. Crédito:NASA / CXC / NCSU / JPL-Caltech / M. Burkey et al.
Rodríguez Montero explica que "inicialmente, la adición de rayos cósmicos no parece cambiar la forma en que evoluciona la explosión. Sin embargo, cuando la supernova alcanza la etapa en la que no puede ganar más impulso de la conversión de la energía térmica de la supernova en energía cinética, Descubrimos que los rayos cósmicos pueden dar un empujón extra al gas, permitiendo que el impulso final impartido sea entre 4 y 6 veces superior al previsto anteriormente ".
Los resultados sugieren que las salidas de gas conducidas desde el medio interestelar hacia el tenue gas circundante, o medio circungaláctico, será dramáticamente más masivo de lo que se había estimado anteriormente.
Contrariamente a los argumentos teóricos más actuales, las simulaciones también sugieren que el impulso adicional proporcionado por los rayos cósmicos es más significativo cuando las estrellas masivas explotan en entornos de baja densidad. Esto podría facilitar la creación de superburbujas impulsadas por sucesivas generaciones de supernovas, barriendo el gas del medio interestelar y expulsándolo de los discos galácticos.
Rodríguez Montero agrega que sus "resultados son un primer vistazo a los extraordinarios nuevos conocimientos que los rayos cósmicos proporcionarán a nuestra comprensión de la naturaleza compleja de la formación de galaxias".
