¿Qué es el ‘Monstruo Verde’ que investiga la Nasa en los restos de una estrella?

En un hecho sin precedentes, los datos del Observatorio de rayos X Chandra de la NASA y el Telescopio Espacial James Webb se unieron para investigar el famoso remanente de supernova Cassiopeia A (Cas A).

Gracias a este estudio, se ha logrado entender una peculiar estructura en los restos de la estrella destruida, conocida como ‘Monstruo Verde’, que fue detectada por primera vez en los datos de Webb en abril de 2023.

Además, la investigación ha arrojado luz sobre nuevos aspectos de la explosión que originó Cas A hace aproximadamente 340 años, según la perspectiva terrestre, tal como lo informa la NASA.

Se ha generado una imagen compuesta que incluye rayos X de Chandra (azul), datos infrarrojos de Webb (rojo, verde, azul) y datos ópticos anteriores del Hubble (rojo y blanco). También se han incorporado en las partes exteriores de la imagen datos infrarrojos del Telescopio Espacial Spitzer de la NASA (rojo, verde y azul).

La información proporcionada por Chandra muestra gas caliente, proveniente principalmente de los restos de la supernova de la estrella destruida, que incluye elementos como el silicio y el hierro. En las regiones exteriores de Cas A, la onda expansiva en crecimiento impacta el gas circundante que fue expulsado por la estrella antes de la explosión.

Los rayos X son generados por electrones energéticos que giran en espiral alrededor de las líneas del campo magnético en la onda expansiva. Estos electrones aparecen como arcos delgados en las regiones exteriores de Cas A y en algunas partes del interior.

Webb resalta la emisión infrarroja del polvo que se calienta porque está incrustado en el gas caliente observado por Chandra, y de los restos de supernova mucho más fríos. Los datos del Hubble revelan estrellas en el campo.

Se presenta un gráfico adicional (la imagen de arriba) que muestra una imagen de Chandra en color, donde el rojo representa hierro y magnesio con bajas energías de rayos X, el verde representa silicio con energías de rayos X intermedias y el azul muestra los rayos X de mayor energía, provenientes de electrones que giran en espiral alrededor de las líneas del campo magnético.

Se ha etiquetado un contorno del Monstruo Verde, además de las ubicaciones de la onda expansiva y de los desechos ricos en silicio y hierro.

Onda expansiva

Los investigadores, tras un análisis minucioso, descubrieron que los filamentos en la parte exterior de Cas A, de la onda expansiva, coincidían estrechamente con las propiedades de rayos X del Monstruo Verde, incluyendo menos hierro y silicio que en los restos de la supernova.

Esta interpretación es evidente en la imagen en color de Chandra, que muestra que los colores dentro del contorno del Monstruo Verde se asemejan más a los colores de la onda expansiva que a los escombros con hierro y silicio.

Los autores concluyen que el Monstruo Verde fue creado por una onda expansiva de la estrella que explotó golpeando el material que lo rodeaba, respaldando sugerencias anteriores basadas únicamente en los datos de Webb.

Chandra puede observar los restos de la explosión porque se calientan a decenas de millones de grados por ondas de choque, similares a los estallidos sónicos de un avión supersónico. Webb puede observar algo de material que no ha sido afectado por las ondas de choque, lo que se puede llamar escombros “prístinos”.

Para profundizar en el conocimiento sobre la explosión de la supernova, el equipo cotejó la vista de Webb de los restos prístinos con mapas de rayos X de elementos radiactivos que se crearon en la supernova.

Utilizaron datos del Conjunto de Telescopios Espectroscópicos Nucleares (NuSTAR) de la NASA para mapear el titanio radiactivo, todavía visible hoy en día, y Chandra para mapear dónde estaba el níquel radiactivo midiendo las ubicaciones del hierro. El níquel radiactivo se desintegra para formar hierro.

Se presenta una imagen adicional que ilustra los desechos ricos en hierro (donde se encontraba el níquel radiactivo) en verde, el titanio radiactivo en azul y los desechos prístinos en naranja y amarillo. Se observa que algunos filamentos de restos prístinos cerca del centro de Cas A, capturados con Webb, están vinculados al hierro detectado con Chandra a mayor distancia. Donde los restos prístinos son relativamente débiles, se detecta titanio radiactivo.

Estas comparaciones indican que el material radiactivo detectado en rayos X ha contribuido a moldear los restos prístinos cerca del centro del remanente observado con Webb, dando lugar a cavidades. Es probable que las finas estructuras en los prístinos escombros se hayan formado cuando las capas internas de la estrella se mezclaron de manera violenta con la materia radiactiva caliente generada durante el colapso del núcleo de la estrella debido a la gravedad.

Dan Milisavljevic de la Universidad Purdue presentó estos resultados en la 243ª reunión de la Sociedad Astronómica Estadounidense en Nueva Orleans. Se detallan más en dos artículos que se enviaron a Astrophysical Journal Letters.