Los físicos a menudo recurren a la inestabilidad de Rayleigh-Taylor para explicar por qué se forman estructuras fluidas en los plasmas, pero esa puede no ser la historia completa cuando se trata del anillo de acumulaciones de hidrógeno alrededor de la supernova 1987A, sugiere una investigación de la Universidad de Michigan.
En un estudio publicado en Physical Review Letters , el equipo sostiene que la inestabilidad del Cuervo explica mejor el "collar de perlas" que rodea el remanente de la estrella, arrojando luz sobre un misterio astrofísico de larga data.
"Lo fascinante de esto es que el mismo mecanismo que rompe las estelas de los aviones podría estar en juego aquí", dijo Michael Wadas, autor correspondiente del estudio y estudiante de posgrado en ingeniería mecánica en el momento del trabajo.
En las estelas de los aviones, la inestabilidad de Crow crea interrupciones en la suave línea de nubes debido al flujo de aire en espiral que sale del extremo de cada ala, conocido como vórtices de las puntas de las alas. Estos vórtices fluyen entre sí, creando espacios, algo que podemos ver debido al vapor de agua en el escape. Y la inestabilidad de Crow puede hacer algo que Rayleigh-Taylor no pudo:predecir la cantidad de grupos observados alrededor del remanente.
"La inestabilidad de Rayleigh-Taylor podría indicar que podría haber grupos, pero sería muy difícil extraer una cifra", dijo Wadas, que ahora es investigador postdoctoral en el Instituto de Tecnología de California.
La supernova 1987A se encuentra entre las explosiones estelares más famosas porque está relativamente cerca de la Tierra, a 163.000 años luz de distancia, y su luz llegó a la Tierra en un momento en que existían observatorios sofisticados para presenciar su evolución. Es la primera supernova visible a simple vista desde la supernova de Kepler en 1604, lo que la convierte en un evento astrofísico increíblemente raro que ha desempeñado un papel enorme en la configuración de nuestra comprensión de la evolución estelar.
Si bien aún se desconoce mucho sobre la estrella que explotó, se cree que el anillo de gas que rodeaba la estrella antes de la explosión provino de la fusión de dos estrellas. Esas estrellas arrojaron hidrógeno al espacio que las rodeaba cuando se convirtieron en gigantes azules decenas de miles de años antes de la supernova. Esa nube de gas en forma de anillo fue luego sacudida por la corriente de partículas cargadas de alta velocidad que salían del gigante azul, conocido como viento estelar. Se cree que los grupos se formaron antes de que la estrella explotara.
Los investigadores simularon la forma en que el viento empujaba la nube hacia afuera mientras la arrastraba sobre la superficie, con la parte superior e inferior de la nube empujada hacia afuera más rápido que la mitad. Esto provocó que la nube se enrollara sobre sí misma, lo que provocó la inestabilidad del Cuervo y provocó que se rompiera en grupos bastante uniformes que se convirtieron en el collar de perlas. La predicción de 32 está muy cerca de los 30 a 40 grupos observados alrededor del remanente de supernova 1987A.
"Esa es una gran parte de la razón por la que pensamos que se trata de la inestabilidad de Crow", dijo Eric Johnsen, profesor de ingeniería mecánica de la UM y autor principal del estudio.
El equipo vio indicios de que la inestabilidad de Crow podría predecir la formación de más anillos de cuentas alrededor de la estrella, más lejos del anillo que aparece más brillante en las imágenes del telescopio. Les complació ver que parecen aparecer más grupos en la toma de la cámara de infrarrojo cercano del Telescopio Espacial James Webb, lanzada en agosto del año pasado, explicó Wadas.
El equipo también sugirió que la inestabilidad del Cuervo podría estar en juego cuando el polvo alrededor de una estrella se deposita en planetas, aunque se necesita más investigación para explorar esta posibilidad.
Los coautores del estudio son William White y Aaron Towne, estudiante de posgrado y profesor asistente en ingeniería mecánica, respectivamente; y Heath LeFevre y Carolyn Kuranz, investigadora y profesora asociada de ingeniería nuclear y ciencias radiológicas, respectivamente; todos en la U-M.
Más información: Michael J. Wadas et al, Mecanismo hidrodinámico para la agrupación a lo largo de los anillos ecuatoriales de SN1987A y otras estrellas, Cartas de revisión física (2024). DOI:10.1103/PhysRevLett.132.111201
Proporcionado por la Universidad de Michigan
