NUESTRA 1987A, UNA ESTRELLA DE NEUTRONES DE 33 AÑOS

Astronomia, Fisica y Misiones Espaciales / 2020-08-01 09:38  Giuseppe FiasconaroEn 1987, en dirección a la Gran Nube de Magallanes, el astrónomo Oscar Duhalde observó con sus propios ojos una supernova: Sn 1987A. Desde entonces, los astrónomos han tratado de descubrir qué queda del núcleo colapsado de esa estrella. Utilizando Alma y modelos evolutivos sofisticados, dos equipos de científicos han obtenido evidencia para respaldar el hecho de que esconderse dentro de los restos de la estrella explotada oculta una estrella de neutrones, la más joven conocida

Imagen compuesta de Sn 1987a, observada por Alma (en rojo), Hubble (en verde) y Chandra (en azul). Créditos: Alma (Eso / Naoj / Nrao) / A. Angelich, Telescopio espacial Nasa / Esa Hubble, Observatorio de rayos X Nasa Chandra

Después de brillar durante unos millones de años, las estrellas de gran masa pasan a una vida mejor con gran pompa, es decir, a través de una explosión de supernova : el núcleo de la estrella se colapsa formando gravitacionalmente un objeto compacto, mientras que las capas externas, golpeadas por la ola El choque producido por la explosión se «dispara» en el medio circundante formando un remanente de supernova .

Entre las supernovas conocidas , la supernova de 1987A fue una de las explosiones más brillantes observadas a principios del siglo XX: la primera, y la última, visible a simple vista después de la supernova Kepler de 1604. Desde la noche de su descubrimiento, entre el 23 y el 24 Febrero de 1987, los astrónomos buscaron el objeto compacto que debería haberse formado después del colapso del núcleo de Sanduleak -69 ° 202a , la supergigante azul que produjo la explosión, sin encontrarla nunca.

Se buscan dos objetos: un agujero negro o una estrella de neutrones . Si es lo último, sugirió la detección de neutrinos desde la dirección de la explosión el día que ocurrió. Sin embargo, los astrofísicos nunca han podido encontrar ninguna evidencia para confirmar la existencia de este objeto, y durante décadas la comunidad científica ha estado esperando con impaciencia una señal que revele su verdadera naturaleza.

Con base en los resultados de las observaciones realizadas con Alma , el Atacama Large Millimeter / submillimeter Array, y un reciente estudio de seguimiento teórico , dos equipos de astrónomos dirigidos por Phil Cigan y el otro por Dany Page ahora han agregado un Una pieza importante que nos acerca a resolver el misterio de 33 años.

La imagen de muy alta resolución de Sn 1987A obtenida por Alma que revela la «gota» de gas caliente (inserto) en el corazón de la supernova. Créditos: Alma (Eso / Naoj / Nrao), P. Cigan y R. Indebetouw; Nrao / Aui / Nsf, B. Saxton; Nasa / Esa

Las observaciones realizadas por el equipo de Cigan con el radiotelescopio Alma, cuyos resultados se publicaron en The Astrophysical Journal  en noviembre de 2019, proporcionaron la primera indicación de la presencia de una estrella de neutrones producida después de esa explosión cósmica. La «vista» aguda del radiointerferómetro ubicado a 5000 metros sobre el nivel del mar en el desierto de Atacama, en Chile, ha hecho posible obtener imágenes de muy alta resolución que han revelado una gota de gas incandescente y polvo en el núcleo polvoriento de Sn 1987A , mucho más. brillante de la materia circundante y con un exceso de emisión infrarroja. «Nos sorprendió mucho ver esta gotacalor formado por una espesa nube de gas y polvo en el resto de la supernova «, recuerda Mikako Matsuura , investigador de la Universidad de Cardiff (Reino Unido) y miembro del equipo que descubrió la nube con Alma. «Debe haber algo en la nube que calienta el gas y el polvo y lo hace brillar», subraya el científico. ¿Pero qué, en particular?

Entre las diversas posibilidades que pueden explicar el alto brillo de la nube observada por Alma, la energía térmica suministrada por una estrella de neutrones de enfriamiento es, según los investigadores, la más plausible, como las otras explicaciones: la presencia de un agujero negro o vientos que se originan de la rotación rápida de un púlsar – están en desventaja por otras observaciones.

En este punto, entra en juego el segundo equipo del que hablamos, el dirigido por Dany Page, astrofísico de la Universidad Nacional Autónoma de México, quien en un estudio de seguimiento teórico publicado ayer, también en The Astrophysical Journal, informa los resultados a favor del hecho de que la nube de gas observada por Alma en realidad puede ser la estrella de neutrones tan buscada por los astrónomos, confirmando la hipótesis de Phil Cigan et al.«Cuando ocurrió la explosión de supernova estaba a la mitad de mi doctorado», dice Page recordando ese lejano 1987. «Fue uno de los principales eventos en mi vida, después de lo cual cambié el curso de mi carrera, para tratar de resolver el misterio Era como un santo grial moderno «.

Los resultados de Page y sus colegas a favor de la hipótesis de la estrella de neutrones son dos: la posición de la fuente hipotética y su temperatura. De los modelos evolutivos predictivos utilizados por los investigadores, de hecho, surgió que si el objeto compacto fuera una estrella de neutrones, hoy sería exactamente donde está la nube incandescente vista por Alma, empujada hacia arriba a una velocidad de cientos de kilómetros por hora. segundo de la explosión de supernova. No solo eso: la temperatura que tendría, estimada en alrededor de 5 millones de grados, podría proporcionar suficiente energía térmica para explicar el brillo de la nube. En otras palabras: el brillo de la nube, es decir, el exceso de emisión de radiación infrarroja, es compatible con la energía térmica recibida por una estrella de neutrones de «30 años».

Por lo tanto, no sería un agujero negro, ni un púlsar . «El poder de un púlsar depende de la velocidad con la que gira y la intensidad de su campo magnético», explica Page, «y para adaptarse a las observaciones, ambos parámetros deben tener valores muy precisos, mientras que la energía térmica emitida por la superficie caliente de una joven estrella de neutrones se adapta a los datos sin dificultad «.

«La estrella de neutrones se comporta exactamente como esperábamos», comenta James Lattimer de la Universidad Stony Brook en Nueva York, miembro del equipo de investigación de Page y primer autor del artículo de 1989 que describe los resultados del análisis . de la señal de neutrinos emitida por la supernova 1987A. «Esos neutrinos sugirieron que nunca se formó un agujero negro», dice Lattimer, «además, un agujero negro apenas explica el brillo de la gota observada. Consideramos todas las posibilidades, concluyendo que una estrella de neutrones caliente es la explicación más probable ».

Sin embargo, solo una imagen directa de la fuente puede dar cierta prueba de su existencia, pero por esta razón los astrónomos tendrán que esperar unas décadas más, cuando el polvo y el gas del resto de la supernova se adelgacen. Cuando esto sucede, es posible que se descubra la estrella de neutrones sin dejar más espacio para la duda. El nombre ya lo tendría: Ns 1987A. Y sería la estrella de neutrones más joven conocida.