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'Por fin tenemos pruebas': el telescopio James Webb encuentra una estrella de neutrones escondida entre los restos de la famosa supernova de 1987

Los astrónomos que utilizan el Telescopio Espacial James Webb (JWST) han descubierto una estrella de neutrones en los restos de una estrella en explosión, poniendo fin a un juego de escondite celestial que duró casi una década.

La supernova 1987A representa el remanente de una estrella que explotó y que alguna vez tuvo entre 8 y 10 veces la masa del Sol. Se trata de una galaxia enana situada en la Gran Nube de Magallanes, a unos 170.000 años luz de la Vía Láctea. La supernova 1987A fue descubierta por primera vez por astrónomos hace 37 años, en 1987, que es el significado numérico de su nombre. Cuando la Supernova 1987A explotó, primero cubrió la Tierra con partículas fantasma llamadas neutrinos, que luego se hicieron visibles con luz brillante. Esto la convierte en la supernova más cercana y brillante vista en el cielo nocturno de la Tierra en aproximadamente 400 años.

Explosiones de supernova como esta sembraron el universo con elementos como carbono, oxígeno, silicio y hierro. Estos elementos eventualmente se convertirán en los componentes básicos de la próxima generación de estrellas y planetas, e incluso pueden formar moléculas que algún día podrían convertirse en parte integral de la vida tal como la conocemos. Estas explosiones también crean densos restos estelares, ya sean estrellas de neutrones o agujeros negros. Durante 37 años, los astrónomos no han sabido cuál de ellos podría estar acechando en el centro de la supernova 1987A.

«Hemos estado buscando durante mucho tiempo evidencia de estrellas de neutrones en el gas y el polvo de la Supernova 1987A», dijo a Space.com Mike Barlow, profesor emérito de física y astronomía y miembro del equipo detrás del descubrimiento. «Finalmente tenemos la evidencia que estábamos buscando».

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¿Cómo se escondió una estrella de neutrones durante 4 años?

Las estrellas de neutrones nacen cuando una estrella masiva agota su suministro de combustible para la fusión nuclear en su núcleo. Esto corta el flujo de energía saliente desde los núcleos de estas estrellas, protegiéndolas del colapso bajo su propia gravedad.

Cuando el núcleo de una estrella colapsa, una explosión masiva de supernova desgarra las capas externas de la estrella y las hace volar. Esto deja una estrella «muerta» tan ancha como una ciudad promedio en la Tierra, pero entre una y dos veces más masiva que el Sol; la estrella está compuesta en última instancia por un fluido de partículas de neutrones, la sustancia más densa conocida en el universo.

Sin embargo, los efectos cuánticos que se producen entre los neutrones dentro de una estrella de neutrones evitan que la estrella de neutrones colapse por completo. Estos efectos evitan que los neutrones se amontonen. Esta llamada «presión de degeneración de neutrones» puede superarse si el núcleo de la estrella tiene suficiente masa o si la estrella de neutrones acumula más masa después de su creación. Esto conducirá al nacimiento de un agujero negro (pero no sucederá si no se alcanza el mínimo de masa).

Los científicos están bastante seguros de que el objeto de la Supernova 1987A era una estrella de neutrones, pero no pueden descartar la posibilidad de que esta nueva estrella muerta, al menos la que vimos hace 170.000 años, no tuviera la masa necesaria para formarse. una estrella de neutrones. Transformarse en un agujero negro.

«Otra posibilidad es que el material que cae pueda acumularse en la estrella de neutrones y hacer que colapse en un agujero negro. Así que un agujero negro es un posible escenario alternativo», dijo Barlow. «Sin embargo, el espectro producido por el material que cae no es el tipo correcto de espectro para explicar la emisión que vemos».

Supernova 1987A vista por el Telescopio Espacial Hubble y el Telescopio Espacial James Webb. (Fuente de la imagen: Telescopio espacial Hubble WFPC-3/Telescopio espacial James Webb NIRSpec/J. Larsson)

Te estás calentando…

La estrella de neutrones recién descubierta ha pasado desapercibida durante 37 años porque cuando nació, todavía estaba rodeada por una espesa nube de gas y polvo expulsada durante la explosión de supernova que marcó la muerte de su estrella madre.

«La detección se ve obstaculizada por el hecho de que la supernova condensó aproximadamente la mitad de la masa de polvo del Sol en los años posteriores a la explosión», dijo Barlow. «Este polvo actuó como una pantalla que oscurecía la radiación del centro de la Supernova 1987A».

El polvo es mucho menos eficaz para bloquear la luz infrarroja que para bloquear la luz visible. Entonces, para mirar a través de este sudario mortal y dentro del corazón de la supernova 1987A, Barlow y sus colegas recurrieron a los ojos infrarrojos altamente sensibles del JWST, específicamente al instrumento de infrarrojo medio y al espectrógrafo de infrarrojo cercano del telescopio.

La prueba irrefutable de una estrella de neutrones oculta está relacionada con las emisiones de argón y azufre del centro de la supernova 1987A. Estos elementos están ionizados, lo que significa que han perdido electrones de sus átomos. Esta ionización sólo puede ocurrir debido a la radiación emitida por las estrellas de neutrones, dijo Barlow.

Estas emisiones permitieron al equipo limitar el brillo o luminosidad de la estrella de neutrones que alguna vez estuvo oculta. Determinaron que su brillo era aproximadamente una décima parte del del sol.

Es posible que el equipo de investigación haya determinado que una estrella de neutrones nació de la supernova 1987A, pero todos los misterios de la estrella de neutrones aún no se han resuelto.

Esto se debe a que la ionización del argón y el azufre, que fue la prueba irrefutable, podría haber sido causada por la estrella de neutrones de dos maneras. Los vientos de partículas cargadas arrastradas y aceleradas a casi la velocidad de la luz por la estrella de neutrones que gira rápidamente pueden interactuar con el material de supernova circundante, provocando ionización. O bien, los rayos ultravioleta y X de la superficie de un millón de grados de una estrella de neutrones caliente podrían arrancar electrones de los átomos en el centro del remanente estelar.

Si el primer escenario es correcto, entonces la estrella de neutrones en el centro de la Supernova 1987A era en realidad un púlsar rodeado por una nebulosa de viento púlsar. Los púlsares son esencialmente estrellas de neutrones que giran. Sin embargo, si este último escenario es la receta correcta para estas emisiones, entonces esta supernova cercana habría dado origen a una estrella de neutrones «desnuda» o «desnuda», cuya superficie estaría directamente expuesta al espacio.

Barlow dijo que al realizar más observaciones infrarrojas del centro de la Supernova 1987A utilizando el instrumento NIRSpec de JWST, los investigadores podrán distinguir entre una estrella de neutrones desnuda y una cubierta por una nebulosa de viento púlsar.

«Ahora tenemos un programa que está recopilando datos que adquirirán datos con una resolución de 3 a 4 veces la del infrarrojo cercano», concluyó. «Por lo tanto, al obtener estos nuevos datos, podremos distinguir entre dos modelos que se han propuesto para explicar la emisión impulsada por estrellas de neutrones».

Los hallazgos del equipo fueron publicados el jueves (22 de febrero) en la revista Science.

Publicado originalmente en Space.com.

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