Nota: Este artículo es una traducción al español del artículo The Galactic Golden Child Cassiopeia A through the Lens of JWST escrito por Sonja Panjkov.
Datos del artículo científico:
- Título: A JWST Survey of the Supernova Remnant Cassiopeia A
- Autores: Dan Milisavljevic, Tea Temim, Ilse De Looze, Danielle Dickinson, Martin Laming et al.
- Institución del primer autor: Purdue University, Department of Physics and Astronomy, 525 Northwestern Ave, West Lafayette, IN 47907
- Estado de la publicación: Aceptado en Astrophysical Journal Letters, acceso abierto en arxiv.
Cassiopeia A, o Cas A para les amigues, es en cierto sentido la niña de oro de la astronomía de los remanentes de supernovas, un campo que estudia las nubes de gas calientes y el polvo producido por la muerte explosiva de algunas estrellas. Por su belleza y la gran cantidad de información que proporcionan sus ondulantes filamentos sobre la muerte estelar, Cas A ha hipnotizado a les astrónomes desde que su primer resplandor iluminó el cielo nocturno a finales del siglo XVII.
El revuelo alrededor de Cas A se ha ido manteniendo en el tiempo gracias a lanzamientos de nuevos instrumentos, los cuales han proporcionado cada vez más detalles sobre la polvorienta y gaseosa nebulosaque dejó la explosión cataclísmica de una estrella 15 o 20 veces más masiva que nuestro Sol. Por suerte para los fans incondicionales de Cas A, el Telescopio Espacial James Webb, o JWST por sus siglas en inglés, ha obtenido imágenes increíblemente detalladas de su emisión en el infrarrojo cercano y medio, entre 1.5 y 26.7 micras, usando gran cantidad de filtros que se llaman por el nombre que tienen en el JWST, como F120W. Estas imágenes son el eje central del artículo de hoy que estudia la estructura de Cas A y busca si existe alguna evidencia sobre su estrella de neutrones central.
Usando tanto la cámara infrarroja (NIRCam) como el instrumento de infrarrojo medio (MIRI), les autores de este artículo han descubierto varios detalles sorprendentes sobre la estructura de Cas A. Las imágenes se muestran en la Figura 1, con las imágenes de NIRCam arriba y la de MIRI abajo. Estas imágenes tienen una mayor resolución espacial que las que se tenían anteriormente como las que obtuvo el Telescopio Espacial Hubble, lo que permite identificar algunas características importantes. Por ejemplo, se conoce que las supernovas que producen remanentes como Cas A producen una onda de choque que interacciona con el material expulsado y el gas que las rodea. Sin embargo, este equipo de investigación ha detectado una estructura eyectada en forma de red que aún no ha interaccionado con la onda de choque de la supernova, argumentando que esto es un indicio de procesos de mezcla turbulentos que ocurrieron justo después de la muerte de la estrella que creó a Cas A. Además, han resuelto por primera vez una estructura característica a la que llaman el “Monstruo Verde”, que se puede ver como la estructura central, verde y agujereada en la imagen de MIRI en la parte inferior de la Figura 1. Atribuyen la emisión del “Monstruo Verde” a una capa o capas gruesas de polvo que emite en el infrarrojo en el interior del remanente de supernova.
Les autores no solo estudian la estructura de Cas A en el artículo, también buscan evidencias de un objeto compacto central como una estrella de neutrones dentro de la nebulosa. Cuando las estrellas masivas mueren, se espera que produzcan un objeto compacto, ya sea un agujero negro o una estrella de neutrones. Por lo tanto, les astrónomes están entusiasmades con encontrar alguna evidencia de estos objetos exóticos en imágenes de remanentes de supernova. Anteriormente, imágenes de rayos X con Chandra revelaron una fuente puntual en el centro de Cas A y se asumió que era su estrella de neutrones. Por desgracia, imágenes más recientes de Cas A en el visible y el infrarrojo cercano con Hubble y Spitzer no han mostrado esta evidencia del supuesto objeto compacto central. Sin embargo, este resultado no fue totalmente inesperado dada la baja intensidad del campo magnético que se esperaba para la estrella de neutrones o la alta extinción(o atenuación) de la luz visible, desfavoreciendo la detección del objeto compacto central a longitudes de onda distintas a los rayos X.
Debido a la ausencia de emisión en las imágenes del Hubble, les autores del artículo de hoy realizaron una búsqueda de la estrella de neutrones de Cas A en las imágenes más profundas del JWST. Los resultados de esta búsqueda se presentan en la Figura 2, que muestra la densidad de flujo en función de la frecuencia para las imágenes de Cas A con el JWST, Hubble, Spitzer y Chandra en la localización donde se detectó la fuente puntual. En la figura, las flechas rojas hacia abajo representan los límites de detección del JWST, lo que significa que no se ha detectado emisión de la estrella de neutrones usando las observaciones profundas del JWST, pero la emisión es todavía posible a flujos por debajo de estos valores. La Figura 2 también muestra en gris los límites establecidos por las observaciones anteriores de Spitzer y Hubble y el flujo de la estrella de neutrones detectada en rayos X por Chandra en negro. Además, les autores han comparado sus resultados con tres modelos diferentes que podrían describir la emisión de la estrella de neutrones dados los límites de detección. Dos de los modelos son leyes de potencias con índices de -2 y -1 en amarillo y azul, respectivamente, y el otro un perfil de cuerpo negro con una temperatura de 900 K en rojo. Aunque la estrella de neutrones no se detecta en las observaciones del JWST, se puede calcular que el límite superior de la densidad de flujo es 20 nano-Janskys para la luz emitida con una longitud de onda de 3 micras. Gracias a las nuevas observaciones del JWST, hay un montón de contenido para mantener a les entusiastes de Cas A interesades. Las imágenes detalladas no solo revelan nuevas (y ominosas) estructuras como el “Monstruo Verde” sino también han establecido límites superiores más restrictivos sobre la emisión en infrarrojo de la estrella de neutrones vista en rayos X. Con nuevas observaciones del JWST de Cas A, nuestra visión de la niña de oro galáctica será más intricada, así que estad atentes.
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