Un equipo de científicos utilizó el telescopio espacial James Webb de la NASA para analizar la composición de la Nebulosa del Cangrejo, un remanente de supernova ubicado a 6.500 años luz de distancia en la constelación de Tauro. Con el MIRI (instrumento de infrarrojo medio) y la NIRCam (cámara de infrarrojo cercano) del telescopio , el equipo recopiló datos que están ayudando a aclarar la historia de la Nebulosa del Cangrejo.
La Nebulosa del Cangrejo es el resultado del colapso de una supernova por la muerte de una estrella masiva. La explosión de la supernova en sí se vio en la Tierra en 1054 EC y fue lo suficientemente brillante como para verla durante el día. El remanente mucho más débil que se observa hoy es una capa de gas y polvo en expansión, y un viento que sale impulsado por un púlsar, una estrella de neutrones altamente magnetizada y que gira rápidamente .
La Nebulosa del Cangrejo también es muy inusual. Su composición atípica y su muy baja energía de explosión se han explicado anteriormente por una supernova de captura de electrones, un tipo raro de explosión que surge de una estrella con un núcleo menos evolucionado hecho de oxígeno, neón y magnesio, en lugar de un nucleo de hierro más típico.
«Ahora los datos de Webb amplían las posibles interpretaciones», afirmó Tea Temim, autor principal del estudio de la Universidad de Princeton en Nueva Jersey. «La composición del gas ya no requiere una explosión de captura de electrones, sino que también podría explicarse por una supernova débil que colapsa el núcleo de hierro».
Estudiar el presente para comprender el pasado
Los esfuerzos de investigación anteriores han calculado la energía cinética total de la explosión basándose en la cantidad y las velocidades de los eyectados actuales. Los astrónomos dedujeron que la naturaleza de la explosión fue de energía relativamente baja (menos de una décima parte de la de una supernova normal), y que la masa de la estrella progenitora estaba en el rango de ocho a 10 masas solares, tambaleándose en la delgada línea entre las estrellas que experimentan una muerte violenta de supernova y aquellos que no.
Sin embargo, existen inconsistencias entre la teoría de la supernova de captura de electrones y las observaciones del Cangrejo, particularmente el rápido movimiento observado del púlsar. En los últimos años, los astrónomos también han mejorado sus conocimientos sobre las supernovas que colapsan el núcleo de hierro y ahora piensan que este tipo también puede producir explosiones de baja energía, siempre que la masa estelar sea suficientemente baja.
Las mediciones de Webb concilian resultados históricos
Para reducir el nivel de incertidumbre que rodea a la estrella progenitora del Cangrejo y la naturaleza de la explosión, el equipo dirigido por Temim utilizó las capacidades espectroscópicas de Webb para concentrarse en dos áreas ubicadas dentro de los filamentos internos del Cangrejo.
Las teorías predicen que debido a la diferente composición química del núcleo en una supernova de captura de electrones, la proporción de abundancia de níquel a hierro (Ni/Fe) debería ser mucho mayor que la proporción medida en nuestro Sol (que contiene estos elementos de generaciones anteriores de estrellas). Los estudios realizados a finales de los años 1980 y principios de los 1990 midieron la relación Ni/Fe dentro del Cangrejo utilizando datos ópticos e infrarrojos cercanos y observaron una alta relación de abundancia de Ni/Fe que parecía favorecer el escenario de supernova de captura de electrones.
El telescopio Webb, con sus sensibles capacidades infrarrojas, está avanzando en la investigación de la Nebulosa del Cangrejo. El equipo utilizó las capacidades espectroscópicas de MIRI para medir las líneas de emisión de níquel y hierro, lo que dio como resultado una estimación más confiable de la relación de abundancia de Ni/Fe. Descubrieron que la proporción todavía era elevada en comparación con el Sol, pero sólo modestamente y mucho más baja en comparación con estimaciones anteriores.
Los valores revisados son consistentes con la captura de electrones, pero no descartan una explosión por colapso del núcleo de hierro de una estrella de masa similar similar. (Se espera que las explosiones de mayor energía procedentes de estrellas de mayor masa produzcan proporciones más cercanas a las abundancias solares). Se necesitará más trabajo teórico y de observación para distinguir entre estas dos posibilidades.
«En la actualidad, los datos espectrales de Webb cubren dos pequeñas regiones del Cangrejo, por lo que es importante estudiar mucho más del remanente e identificar cualquier variación espacial», dijo Martin Laming del Laboratorio de Investigación Naval en Washington y coautor del el papel. «Sería interesante ver si podemos identificar líneas de emisión de otros elementos, como el cobalto o el germanio».
Mapeando el estado actual del cangrejo
Además de extraer datos espectrales de dos pequeñas regiones del interior de la Nebulosa del Cangrejo para medir la proporción de abundancia, el telescopio también observó el entorno más amplio del remanente para comprender los detalles de la emisión del sincrotrón y la distribución del polvo.
Las imágenes y los datos recopilados por MIRI permitieron al equipo aislar la emisión de polvo dentro del Cangrejo y mapearla en alta resolución por primera vez. Al mapear la emisión de polvo cálido con Webb, e incluso combinarlo con los datos del Observatorio Espacial Herschel sobre granos de polvo más fríos, el equipo creó una imagen completa de la distribución del polvo: los filamentos más externos contienen polvo relativamente más cálido, mientras que prevalecen los granos más fríos. cerca del centro.
«El lugar donde se ve polvo en el Cangrejo es interesante porque difiere de otros remanentes de supernova, como Cassiopeia A y Supernova 1987A «, dijo Nathan Smith del Observatorio Steward de la Universidad de Arizona y coautor del artículo. En los objetos, el polvo está en el mismo centro. En la Nebulosa del Cangrejo, el polvo se encuentra en los densos filamentos de la capa exterior. La Nebulosa del Cangrejo hace honor a una tradición en astronomía: los objetos más cercanos, más brillantes y mejor estudiados tienden a ser. ser extraño”.
Estos hallazgos han sido aceptados para su publicación en The Astrophysical Journal Letters, enlace artículo.
Las observaciones se realizaron como parte del programa de Observación General 1714 .
El Telescopio Espacial James Webb es el principal observatorio científico espacial del mundo. Webb está resolviendo misterios en nuestro sistema solar, mirando más allá, hacia mundos distantes alrededor de otras estrellas, y explorando las misteriosas estructuras y orígenes de nuestro universo y nuestro lugar en él. Webb es un programa internacional liderado por la NASA con sus socios, la ESA (Agencia Espacial Europea) y la CSA (Agencia Espacial Canadiense).
Contacto con los medios
Abigail Major
Instituto Científico del Telescopio Espacial, Baltimore, Maryland
Christine Pulliam
Instituto Científico del Telescopio Espacial, Baltimore, Maryland
Ciencia
Tea Temim (Universidad de Princeton)
Publicado en Webb Space Telescope el 17 de junio del 2024, enlace publicación.
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