En 1987, el cielo de la Tierra se iluminó con un espectáculo poco común.
La explosión de luz de una estrella moribunda que se convierte en supernova en la Gran Nube de Magallanes se hizo visible por primera vez en febrero. A sólo 168.000 años luz de distancia, el evento fue tan brillante que podía verse desde la superficie de nuestro planeta a simple vista: un puntito de luz que se hizo más brillante y luego se apagó durante los meses siguientes.
Desde entonces, el material expulsado durante la supernova ahora llamada SN 1987A ha seguido evolucionando y ya no es visible excepto a través de telescopios, pero su proximidad ha brindado a los científicos una visión sin precedentes de las consecuencias inmediatas y la evolución de una muerte estelar masiva.
Sin embargo, ha surgido una cuestión absolutamente evidente. ¿Qué pasó con el núcleo remanente de la estrella, la parte que debería haber permanecido intacta entre los desordenados restos de sus vísceras explotadas? Bueno, es posible que ahora tengamos una respuesta.
Científicos analizando Datos del Telescopio Espacial James Webb (JWST) han descubierto evidencia inesperada de un estrella neutrónacechando entre los detritos estelares.
“Gracias a la magnífica resolución espacial y a los excelentes instrumentos del JWST, hemos podido, por primera vez, sondear el centro de la supernova y lo que se creó allí”. dice el astrofísico Claes Fransson de la Universidad de Estocolmo, quien dirigió el estudio.
“Ahora sabemos que existe una fuente compacta de radiación ionizante, probablemente proveniente de una estrella de neutrones. Hemos estado buscándolo desde el momento de la explosión, pero tuvimos que esperar a que JWST pudiera verificar las predicciones”.
El supernova de colapso del núcleo La formación de una estrella masiva es uno de los acontecimientos más violentos del Universo. Estas supernovas ocurren cuando una estrella pesada, de más de ocho veces la masa del Sol, se queda sin material para la fusión del núcleo.
Una vez que la fusión se ha detenido lo suficiente como para que la presión exterior que produce ya no sea suficiente contra la presión interior de la gravedad, la estrella se vuelve loca.
El material exterior es expulsado al espacio, pero el núcleo de la estrella es aplastado hacia adentro por la gravedad hasta convertirse en un objeto ultradenso. Lo que sea este objeto depende de la masa inicial de la estrella. Los cálculos sugieren que una estrella inicial de entre 8 y 30 masas solares producirá una estrella de neutrones. Si pesa más, terminará con un agujero negro.
Debido a que no tenemos un asiento en primera fila para ver muchas supernovas, los científicos estaban muy entusiasmados al ver cómo se desarrollaba. Pero, debido a todos los escombros, no estaba claro si SN 1987A resultó en una estrella de neutrones o en un agujero negro.
Los científicos pensaron que la estrella de neutrones era más probablepero no hemos podido mirar el polvo que queda con una resolución lo suficientemente alta como para confirmarlo.
JWST realizó observaciones del famoso remanente de supernova en 2022, y Fransson y su equipo recurrieron a ellas en busca de respuestas. Utilizaron las capacidades infrarrojas del potente telescopio para observar los escombros y utilizaron espectroscopia para analizar la composición del gas que contenían.
Alrededor del centro del remanente de supernova, cerca de donde había ocurrido la explosión, encontraron algo sorprendente: átomos de argón pesado y azufre cuyos electrones externos habían sido despojados, un proceso conocido como ionización.
Existen múltiples vías para la ionización, lo que implica agregar o eliminar electrones. El equipo realizó un modelado y descubrió que, en este contexto particular, sólo había una explicación: una estrella de neutrones.
Los modelos del equipo arrojaron dos escenarios de estrellas de neutrones. En el primero, una potente radiación ultravioleta y X procedente de una estrella de neutrones muy caliente despojó a los electrones a medida que la estrella se enfriaba.
En el segundo, los vientos de partículas que emanan de una estrella de neutrones que gira rápidamente podrían haber interactuado con el material circundante para ionizar los átomos.
“Nuestra detección con los espectrómetros MIRI y NIRSpec de James Webb de fuertes líneas de emisión de argón ionizado y azufre desde el mismo centro de la nebulosa que rodea la Supernova 1987A es evidencia directa de la presencia de una fuente central de radiación ionizante. Nuestros datos sólo pueden equiparse con una estrella de neutrones como fuente de energía de esa radiación ionizante”, dice el astrónomo Mike Barlow del University College de Londres.
“El misterio sobre si una estrella de neutrones se esconde en el polvo ha durado más de 30 años y es emocionante que lo hayamos resuelto”.
El descubrimiento coincide con varias teorías sobre las estrellas de neutrones. Los modelos sugieren que el argón y el azufre se producen en grandes cantidades dentro de una estrella moribunda justo antes de convertirse en supernova. Y los científicos habían predicho hace décadas que la radiación ultravioleta y X en un remanente de supernova representa la presencia de una estrella de neutrones recién nacida.
Pero nadie imaginaba que ésta podría ser la forma en que lo encontramos.
“Esta supernova sigue ofreciéndonos sorpresas”, dice el astrofísico Josefin Larsson del Real Instituto Tecnológico de Suecia.
“Nadie había predicho que el objeto compacto sería detectado a través de una línea de emisión súper fuerte de argón, por lo que es curioso que así lo hayamos encontrado en el JWST”.
El descubrimiento ha sido publicado en Ciencia.