En búsqueda de remanentes de supernova a través del tiempo

• Título del artículo original: The Remnant and Origin of the Historical Supernova 1181 AD
• Autores: Andreas Ritter. et al.
• Institución del primer autor: Departamento de Física de la Universidad de Hong Kong, Hong Kong.
• Estado de la publicación: publicado en ApJ letters, acceso abierto en arXiv.

Supernovas en la historia.

Algunas estadísticas apuntan a que en una galaxia espiral como la nuestra explotan unas 2 supernovas cada 100 años, la última en nuestra galaxia visible desde la Tierra fue en 1604 y la observó nada menos que Kepler. Así que, cuando menos lo esperemos, aparecerá en el cielo una “estrella invitada”, brillará tanto o más que el Sol hasta el punto que puede ser visible a simple vista. No solo Kepler observó esta supernova, también hay registros astronómicos de otras culturas que detallan su posición en el cielo y su brillo. Estos datos y registros más detallados han permitido buscar el remanente de la supernova, que usualmente suele ser una nebulosa. Sin embargo, no de todas las supernovas conocemos cual es su remanente.

Hace casi 1000 años, concretamente en 1181, una supernova explotó en nuestra galaxia siendo visible desde la Tierra, y aunque por desgracia la mayoría de culturas de la época no dejaron registros de tal evento, existen archivos astronómicos chinos y japoneses que describen con detalle la supernova. Esta “estrella invitada” apareció en el firmamento el 6 de Agosto y fue visible durante 185 días, hasta el 6 de Febrero del año siguiente. Según los escritos antiguos llegó a brillar tanto como Saturno, y estaba cerca de la constelación de Wanglian en bajo Huagai. No te preocupes si estas constelaciones te suenan chino, porque lo son. Por supuesto antiguamente no tenían las precisas medidas que tenemos hoy en día, así que de las 5 posiciones descritas en los archivos históricos solo podemos sacar una posible región.

Candidatas a remanente.

En las últimas décadas se ha intentado buscar estrellas o nebulosas que pudieran ser el remanente de la supernova. Hasta hace poco se pensaba que la nebulosa G130.7+3.1 (en el artículo la llaman 3C 58) era lo que quedó tras aquella explosión, era la única nebulosa/estrella visible en la zona donde la supernova explotó. Pero el 25 de Agosto de 2013 entró en juego Pa 30, una nebulosa descubierta por la astrónoma amateur Dana Patchick y el proyecto WISE. Esta nebulosa no solo encaja mejor con las supuestas coordenadas de la explosión, si no que en el centro tiene una estrella enana extremadamente débil. Lo que encaja con la teoría ya que tras la explosión, algunas supernovas de tipo Ia, podrían dejar detrás este tipo de estrellas además de la nebulosa. En la Figura 1 se puede ver un mapa celeste con las posiciones nuestras dos candidatas y una estimación del área donde debió haber ocurrido la explosión.

Lo que el viento se llevó.

Ahora sí, empezamos con la parte científica, ¡agárrate que vienen curvas!

Primero recodemos rápido algo sobre supernovas de tipo Ia. Este tipo de fenómenos son de los más luminosos conocidos, y su origen es un poco incierto. Por un lado, podría ocurrir cuando una estrella está muy cerca de una enana blanca, de forma que esta pequeña empieza a robarle material a la grande hasta que no puede más y explota (aquí te dejo información más detallada del proceso) creando una onda de expansión que terminará siendo una nebulosa y una estrella en su centro, este caso se le conoce como un simple degenerado. La otra opción sería que dos enanas blancas que orbitasen cerca una a la otra, se fusionasen y provocasen la explosión, lo que aparte de la nebulosa podría dejar detrás la enana blanca resultante. En ambos casos la onda expansiva se expande a grandes velocidades y sin que nada la frene durante cientos de años, hasta que se encuentra con el medio interestelar y comienza a parar. Sabiendo la distancia a la que se encuentra la remanente se puede obtener una medida del tamaño de la nebulosa, y suponiendo que la velocidad que medimos en esa nebulosa ha sido constante podemos calcular la edad, es decir, hace cuánto empezó a expandirse.

Pues bien, esta onda expansiva fue medida en 3C58 con un radio telescopio y se estimó que tenía una edad de 7000 años, un poco viejo para ser candidata, ¿no? Sin embargo, años más tarde se comprobó que la distancia era más pequeña de lo que se pensaba, lo que haría que la candidata fuese más joven, pero eso añadía otro problema. Si brilló tanto como Saturno, y en realidad está más cerca de lo pensado, significaría que fue una de las supernovas más débiles que jamás hayamos observado. Todo problemas.

Pero cuando se descubrió Pa 30 la maquinaria se puso de nuevo en marcha, se tomaron imágenes en el Observatorio Nacional de Kitt Peak (KPNO). Al ver la nebulosa, que son potentes emisoras de rayos X se hizo uso de telescopio XMM-Newton para ver su emisión. Y por último con el Gran Telescopio de Canarias se tomaron espectros de la supernova para poder medir su velocidad de expansión. En la Figura 2 se pueden ver imágenes de las diferentes observaciones.

La velocidad medida en Pa30 es de unos 1100 km/s, que junto a la distancia estimada de 2.3 kiloparsecs, dan lugar a una edad aproximada de 990 años. Esta candidata no solo está más cerca en el cielo del lugar donde los registros chinos datan la explosión, sino que además su edad cuadra a la perfección.

Otro punto a favor, que vemos en la figura 2, es que la estrella central tiene bastante emisión en rayos X y su espectro fue ajustado mostrando la falta de elementos como neón, magnesio, silicio y azufre, lo que puede ser interpretado como una enana blanca resultado de la fusión incompleta de una supernova de tipo Ia en el caso de doble degeneración. Esto último a su vez da más fuerza a la medida sobre la velocidad de expansión y la edad. Ya que la velocidad de expansión se supone constante, sin embargo, en el caso de degeneración simple, la estrella gigante que acompaña a la enana blanca va soltando material durante su vida mediante vientos estelares. Este material se quedaría alrededor de ambas estrellas y cuando la supernova explotase la onda expansiva no tardaría mucho en chocar con este material y frenarse, en cuyo caso la velocidad medida debería haber sido mucho más pequeña. No sé que te parece a ti, pero a mi el artículo de hoy me ha convencido de que la nebulosa Pa 30 es la remanente de la supernova de 1181, y cuyo estudio ha sido posible gracias a la colaboración de la astronomía de hace 1000 años con la de hoy en día.