Agencias/Ciudad de México.- Un equipo internacional de científicos ha descubierto nueva información sobre los restos de una estrella que explotó hace más de 450 años.
Los resultados aportan nuevas pistas sobre cómo las condiciones de las ondas de choque creadas por las titánicas explosiones estelares, llamadas supernovas, aceleran las partículas hasta acercarlas a la velocidad de la luz.
El remanente de supernova se llama Tycho, en honor al astrónomo danés Tycho Brahe, que observó el brillo de esta nueva “estrella” en la constelación de Casiopea en 1572. En el nuevo estudio, los astrónomos utilizaron el Imaging X-ray Polarimetry Explorer (IXPE) de la NASA para estudiar los rayos X polarizados del remanente de supernova Tycho.
IXPE reveló, por primera vez, la geometría de los campos magnéticos cercanos a la onda de choque, que aún se propaga desde la explosión inicial y forma un límite alrededor del material eyectado. La comprensión de la geometría del campo magnético permite a los científicos investigar más a fondo cómo se aceleran las partículas allí.
“Como una de las llamadas supernovas históricas, Tycho fue observada por la humanidad en el pasado, y tuvo un impacto social e incluso artístico duradero”, dijo en un comunicado el Dr. Riccardo Ferrazzoli, investigador del Instituto Nacional Italiano de Astrofísica en Roma, que colabora con la NASA en la misión IXPE. “Es emocionante estar aquí, 450 años después de su primera aparición en el cielo, para volver a ver este objeto con nuevos ojos y aprender de él”.
Ferrazzoli es el autor principal de los hallazgos recientemente publicados sobre Tycho, que aparecen en el último número de The Astrophysical Journal.
[2301.07397] Riccardo Ferrazzoli, Patrick Slane, Dmitry Prokhorov et al.: X-ray polarimetry reveals the magnetic field topology on sub-parsec scales in Tycho's supernova remnant https://t.co/MpV8Wugpdb https://t.co/YgHuTKxDNS #astro_ph_HE
— arXiv astro-ph (@_arXiv_astro_ph) January 19, 2023
La medición de la polarización de los rayos X indica a los científicos la dirección media y la ordenación del campo magnético de las ondas de luz que componen los rayos X procedentes de una fuente de alta energía como Tycho. Los rayos X polarizados son producidos por electrones que se mueven en el campo magnético en un proceso llamado “emisión sincrotrón”.
La dirección de polarización de los rayos X puede trazarse de nuevo a la dirección de los campos magnéticos en el lugar donde se generaron los rayos X. Esta información ayuda a los científicos a abordar algunas de las cuestiones más importantes de la astrofísica, como la forma en que Tycho y otros objetos aceleran partículas más cerca de la velocidad de la luz que los aceleradores de partículas más potentes de la Tierra.
“El proceso por el que un remanente de supernova se convierte en un acelerador de partículas gigante implica una delicada danza entre el orden y el caos”, explica Patrick Slane, astrofísico senior del Centro de Astrofísica de Harvard en Cambridge, Massachusetts. “Se requieren campos magnéticos fuertes y turbulentos, pero IXPE nos está mostrando que también existe una uniformidad, o coherencia, a gran escala, que se extiende hasta los lugares donde se produce la aceleración”.
IXPE ayudó a cartografiar la forma del campo magnético de Tycho con una claridad y escala sin precedentes. Aunque observatorios anteriores habían observado el campo magnético de Tycho en ondas de radio, IXPE midió la forma del campo a escalas inferiores a un pársec, o aproximadamente 3,26 años-luz, un tamaño enorme en términos de experiencia humana, pero lo más cerca que los investigadores han estado nunca de observar la fuente de los “rayos cósmicos” altamente energéticos emitidos por uno de estos fenómenos distantes. Esta información es valiosa para los científicos que estudian cómo se aceleran las partículas tras la onda expansiva de la explosión inicial.
Los investigadores también documentaron similitudes y diferencias sorprendentes entre los hallazgos de IXPE en Tycho y en el remanente de supernova Cassiopeia A, un objeto de estudio anterior. Las direcciones generales de los campos magnéticos en ambos restos de supernova parecen ser radiales, estirados a lo largo de una dirección que se extiende hacia fuera. Pero Tycho arrojó un grado de polarización de rayos X mucho mayor que Cassiopeia A, lo que sugiere que puede poseer un campo magnético más ordenado y menos turbulento.
La supernova de Tycho está clasificada como de tipo Ia, que se produce cuando una estrella enana blanca de un sistema binario destroza a su estrella compañera, capturando parte de su masa y desencadenando una violenta explosión. La destrucción de la enana blanca hace que los escombros se precipiten al espacio a una velocidad tremenda. Se cree que estos fenómenos son la fuente de la mayor parte de los rayos cósmicos galácticos que se encuentran en el espacio, incluidos los que bombardean continuamente la atmósfera terrestre.
La explosión de la supernova Tycho liberó tanta energía como la que emitiría el Sol en el transcurso de 10,000 millones de años. Ese brillo hizo que la supernova Tycho fuera visible a simple vista aquí en la Tierra en 1572, cuando fue avistada por Brahe y otros observadores de estrellas, entre los que podría encontrarse un William Shakespeare de 8 años, que la describiría en uno de los primeros pasajes de “Hamlet” a finales del siglo XVII.
NASA’s IXPE Unlocks Mysteries of Historic Tycho Supernova | NASA https://t.co/iGJClB5JFN
uncovered new information about the Tycho supernova remnant, an exploded star in the constellation Cassiopeia, the light from which was first seen on Earth in 1572.
— matiere* (@matiere) February 28, 2023
