Una imagen del Observatorio de rayos X Chandra del remanente de supernova Cassiopeia A. Crédito: NASA / CXC
El remanente de supernova Cassiopeia A (Cas A) siempre ha sido un enigma. Si bien la explosión que creó esta supernova fue obviamente un evento poderoso, el brillo visual del estallido que ocurrió hace más de 300 años fue mucho menor que una supernova normal, y de hecho, se pasó por alto en el siglo XVII, y los astrónomos no saben por qué. Otro misterio es si la explosión que produjo Cas A dejó una estrella de neutrones, un agujero negro o nada en absoluto. Pero en 1999, los astrónomos descubrieron un objeto brillante desconocido en el núcleo de Cas A. Ahora, nuevas observaciones con el Observatorio de Rayos X Chandra muestran que este objeto es una estrella de neutrones. Pero los enigmas no terminan ahí: esta estrella de neutrones tiene una atmósfera de carbono. Esta es la primera vez que se detecta este tipo de atmósfera alrededor de un objeto tan pequeño y denso.
El objeto en el núcleo es muy pequeño: solo unos 20 km de ancho, lo que fue clave para identificarlo como una estrella de neutrones, dijo Craig Heinke de la Universidad de Alberta. Heinke es coautora con Wynn Ho de la Universidad de Southampton, Reino Unido, en un artículo que aparece en la edición del 5 de noviembre de Nature.
"Los únicos dos tipos de estrellas que conocemos que son tan pequeñas son las estrellas de neutrones y los agujeros negros", dijo Heinke a la revista Space. “Podemos descartar que este es un agujero negro, porque no puede escapar luz de los agujeros negros, por lo que cualquier radiografía que vemos de los agujeros negros es en realidad de material que cae en el agujero negro. Tales rayos X serían muy variables, ya que nunca se ve el mismo material dos veces, pero no vemos fluctuaciones en el brillo de este objeto ".
Heinke dijo que el Observatorio de rayos X Chandra es el único telescopio que tiene una visión lo suficientemente nítida para observar este objeto dentro de un remanente de supernova tan brillante.
Pero el aspecto más inusual de esta estrella de neutrones es su atmósfera de carbono. Las estrellas de neutrones están compuestas principalmente de neutrones, pero tienen una capa delgada de materia normal en la superficie, que incluye una atmósfera delgada, muy caliente, de 10 cm. Todas las estrellas de neutrones estudiadas previamente tienen atmósferas de hidrógeno, lo cual se espera, ya que la gravedad intensa de la estrella de neutrones estratifica la atmósfera, colocando el elemento más ligero, el hidrógeno, encima.
Pero no es así con este objeto en Cas A.
"Pudimos producir modelos para la radiación de rayos X de una estrella de neutrones con diferentes atmósferas posibles", dijo Heinke en una entrevista por correo electrónico. "Solo la atmósfera de carbono puede explicar todos los datos que vemos, así que estamos bastante seguros de que esta estrella de neutrones tiene una atmósfera de carbono, la primera vez que vemos una atmósfera diferente en una estrella de neutrones".
Impresión artística de la estrella de neutrones en Cas A que muestra la pequeña extensión de la atmósfera de carbono. La atmósfera de la Tierra se muestra a la misma escala que la estrella de neutrones. Crédito: NASA / CXC / M.Weiss
Entonces, ¿cómo explican Heinke y su equipo la falta de hidrógeno y helio en esta estrella de neutrones? Piensa en Cas A como un bebé.
"Creemos que entendemos que, debido a la edad realmente joven de este objeto, lo vemos a la tierna edad de solo 330 años, en comparación con otras estrellas de neutrones que tienen miles de años", dijo. “Durante la explosión de supernova que creó esta estrella de neutrones (cuando el núcleo de la estrella se derrumba en un objeto del tamaño de una ciudad, con una densidad increíblemente alta más alta que los núcleos atómicos), la estrella de neutrones se calentó a altas temperaturas, hasta mil millones grados Ahora se ha enfriado a unos pocos millones de grados, pero creemos que sus altas temperaturas fueron suficientes para producir fusión nuclear en la superficie de la estrella de neutrones, fusionando el hidrógeno y el helio con el carbono ".
Debido a este descubrimiento, los investigadores ahora tienen acceso al ciclo de vida completo de una supernova, y aprenderán más sobre el papel que juegan las estrellas explosivas en la composición del universo. Por ejemplo, la mayoría de los minerales que se encuentran en la Tierra son productos de supernovas.
"Este descubrimiento nos ayuda a comprender cómo nacen las estrellas de neutrones en violentas explosiones de supernovas", dijo Heinke.
Fuente: Entrevista con Craig Heinke
