Agencias, Ciudad de México.- Observaciones con un espectrógrafo en el telescopio W.M. Keck de Hawai han ofrecido una vista sin precedentes de extraños filamentos emanados de la estrella zombi en el remanente de supernova SN 1181.
En 1181, una nueva estrella brilló cerca de la constelación de Casiopea durante seis meses antes de desaparecer. Este evento, registrado como una “estrella invitada” por observadores chinos y japoneses hace casi un milenio, ha desconcertado a los astrónomos durante siglos. Es una de las pocas supernovas documentadas antes de la invención de los telescopios. Además, fue la que permaneció “huérfana” durante más tiempo, lo que significa que ninguno de los objetos celestes visibles hoy en día pudo atribuirse a ella.
Ahora conocida como la supernova SN 1181, su remanente solo se pudo rastrear en 2021 hasta la nebulosa Pa 30, encontrada en 2013 por la astrónoma aficionada Dana Patchick mientras examinaba un archivo de imágenes del telescopio WISE como parte de un proyecto científico ciudadano.
Pero esta nebulosa no es un remanente de supernova típico. De hecho, los astrónomos estaban intrigados por encontrar una “estrella zombi” superviviente en su centro, un remanente dentro del remanente. Se cree que la supernova 1181 se produjo cuando se desencadenó una explosión termonuclear en una estrella densa y muerta llamada enana blanca. Normalmente, la enana blanca quedaría completamente destruida en este tipo de explosión, pero en este caso, parte de la estrella sobrevivió, dejando atrás una especie de “estrella zombi”. Este tipo de explosión parcial se denomina supernova de tipo Iax.
Aún más intrigante, de esta estrella zombi emanaron filamentos extraños que se asemejaban a los pétalos de una flor de diente de león. Ahora, la profesora adjunta de la ISTA Ilaria Caiazzo y el autor principal Tim Cunningham, becario Hubble de la NASA en el Centro de Astrofísica de Harvard y Smithsonian, han investigador en detalle esta estructura.
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El equipo pudo estudiar este extraño remanente de supernova en detalle gracias al generador de imágenes web cósmicas Keck (KCWI) de Caltech. El KCWI es un espectrógrafo ubicado a más de 4.000 metros en el Observatorio W. M. Keck en Hawái, cerca de la cima del volcán Mauna Kea, el pico más alto de Hawái.
KCWI fue diseñado para detectar algunas de las fuentes de luz más débiles y oscuras del universo, llamadas colectivamente la “red cósmica”. Además, es tan sensible y está diseñado de manera inteligente que puede capturar información espectral de cada píxel de una imagen. También puede medir el movimiento de la materia en una explosión estelar, creando algo así como una película en 3D de una supernova. KCWI lo hace examinando cómo se desplaza la luz al acercarse o alejarse de nosotros, un proceso físico similar al familiar efecto Doppler que conocemos de las sirenas que cambian de tono cuando pasa una ambulancia a toda velocidad.
De este modo, en lugar de ver únicamente la típica imagen estática de un espectáculo de fuegos artificiales, común en las observaciones de supernovas, los investigadores pudieron crear un mapa 3D detallado de la nebulosa y sus extraños filamentos. Además, pudieron demostrar que el material de los filamentos viajaba balísticamente a aproximadamente 1,000 kilómetros por segundo. “Esto significa que el material expulsado no se ha ralentizado ni acelerado desde la explosión”, dice Cunningham en un comunicado. “Por lo tanto, a partir de las velocidades medidas, mirar atrás en el tiempo nos permitió localizar la explosión casi exactamente en el año 1181”.
Más allá de los filamentos con forma de diente de león y su expansión balística, la forma general de la supernova es más inusual. El equipo pudo demostrar que la eyección (el material dentro de los filamentos que se expulsa lejos del lugar de la explosión) es inusualmente asimétrica. Esto sugiere que la asimetría se debe a la explosión inicial en sí. Además, los filamentos parecen tener un borde interno afilado, mostrando un “hueco” interno que rodea a la estrella zombi.
“Nuestra primera caracterización detallada en 3D de la velocidad y la estructura espacial de un remanente de supernova nos dice mucho sobre un evento cósmico único que nuestros antepasados observaron hace siglos. Pero también plantea nuevas preguntas y plantea nuevos desafíos que los astrónomos deberán abordar en el futuro”, concluye Caiazzo.
La nebulosa Pa 30, descubierta recientemente y que podría ser un remanente de supernova de tipo Iax asociado con la supernova histórica de 1181 d. C., muestra características desconcertantes que la hacen única entre los remanentes de supernova conocidos. En particular, Pa 30 exhibe una morfología compleja, con una estructura radial y filamentosa única, y alberga un remanente estelar caliente en su centro, que muestra vientos ultrarrápidos dominados por el oxígeno. Debido al remanente estelar sobreviviente y a la falta de hidrógeno y helio en sus filamentos, se ha sugerido que Pa 30 es el producto de una explosión termonuclear fallida en una enana blanca cercana o super-Chandrasekhar, que creó un transitorio subluminoso, un subtipo raro de la clase Ia de supernovas llamado tipo Iax.
Los astrónomos presentan aquí un estudio detallado de la estructura 3D y las velocidades de una sección radial completa del remanente. Las observaciones de la Unidad de Campo Integral, obtenidas con el nuevo canal rojo del espectrógrafo Keck Cosmic Web Imager, revelan que los eyectados son consistentes con ser balísticos, con velocidades cercanas a la velocidad de expansión libre. Además, detectan una gran cavidad dentro del remanente de supernova y un borde interno agudo en la estructura filamentosa, que coincide con el borde externo de un anillo brillante detectado en imágenes infrarrojas. Finalmente, detectan una fuerte asimetría en la cantidad de eyectados a lo largo de la línea de visión, lo que podría indicar una explosión asimétrica. Su análisis proporciona una fuerte confirmación de que la explosión se originó en SN 1181.
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