Durante los últimos
32 años, los astrónomos han estudiado Supernova 1987A para aprender sobre la
física de las supernovas y sus restos gaseosos.
Esas observaciones han
revelado una sorprendente cantidad de polvo, hasta el valor de un sol
entero. El infrarrojo Telescopio Espacial James Webb de la NASA estudiará
el polvo dentro del SN 1987A para aprender sobre su composición, temperatura y
densidad.
En febrero de 1987, la luz de una
estrella en explosión llegó a la Tierra después de viajar a través de 160,000
años luz de espacio. Era la supernova más cercana que la humanidad había
visto en siglos. Treinta y dos años después, la luz de la supernova se ha
desvanecido, pero los astrónomos continúan estudiando sus restos en busca de
pistas sobre cómo viven y mueren las estrellas. Los científicos usarán el
Telescopio Espacial James Webb de la NASA para observar Supernova 1987A (SN
1987A), como se sabe, a fin de obtener nuevos conocimientos sobre la física de
la explosión y sus consecuencias.
Cuando miras una foto de SN 1987A, se
destacan dos características: un anillo exterior grumoso que parece un collar
de perlas y una burbuja interior. El anillo exterior es material que la
estrella arrojó hace miles de años. Cuando la onda expansiva de la
supernova golpeó este anillo, causó que el material previamente invisible se
calentara y brillara. La mancha interna es material expulsado cuando la
estrella explotó.
El material expulsado reveló una
sorpresa cuando los astrónomos lo observaron con el infrarrojo Herschel Space
Observatory de la Agencia Espacial Europea. Descubrieron que contenía el
polvo frío de todo un sol. Más recientemente, la misión SOFIA (Observatorio
Estratosférico para Astronomía Infrarroja) de la NASA estudió el anillo y detectó 10 veces
más polvo de lo esperado , lo que indica una creciente cantidad de polvo
también.
Las teorías sugieren que todo el polvo
dentro del anillo que precedió a la explosión debería haber sido destruido por
la onda expansiva, y la propia eyección debería estar demasiado caliente para
que se forme nuevo polvo. Como resultado, debe haber poco polvo dentro de
SN 1987A. Sin embargo, las observaciones cuentan una historia diferente.
"Algo ha producido polvo allí.
Necesitamos que Webb responda preguntas como, ¿cómo se produjo el polvo y de
qué está hecho?" dijo la investigadora principal, Margaret Meixner,
del Instituto de Ciencia del Telescopio Espacial y la Universidad Johns
Hopkins, ambas en Baltimore, Maryland.
¿Qué es el polvo y por qué es
importante?
El polvo cósmico es diferente de los
conejitos de polvo que encuentras debajo de tus muebles. Es más pequeño, y
consiste principalmente en partículas de tamaño micrométrico, como las del
humo. Y en lugar de estar hecho de trozos de cabello o fibras de ropa, el
polvo cósmico está compuesto por una variedad de elementos químicos como el
carbono, el silicio y el hierro, todos pegados entre sí. Como resultado,
medir la composición de un parche particular de polvo cósmico es un desafío
porque las firmas de los elementos se mezclan.
"No tenemos ni idea de de qué
está hecho el polvo en Supernova 1987A, ya sea rocoso y rico en silicatos, o
lleno de hollín y rico en carbono. Webb nos permitirá aprender no solo la
composición del polvo, sino también su temperatura y densidad". Explicó
Olivia Jones, del Centro de Tecnología de Astronomía del Reino Unido,
co-investigadora del proyecto.
A medida que el polvo de las estrellas
moribundas se propaga por el espacio, contiene elementos esenciales para ayudar
a sembrar a la próxima generación de formación de estrellas y
planetas. "El polvo es de lo que están hechos los planetas, de lo que
estamos hechos. Sin polvo, no tienes planetas", dijo Jones.
El polvo también es importante para la
evolución de las galaxias. Las observaciones han demostrado que las
galaxias jóvenes y distantes tenían mucho polvo. Esas galaxias no tenían
la edad suficiente para que las estrellas parecidas al sol produjeran tanto
polvo, ya que las estrellas parecidas al sol duran miles de millones de
años. Solo estrellas más masivas y de corta duración podrían haber muerto
lo suficientemente pronto y en un número lo suficientemente grande como para
crear las vastas cantidades de polvo que los astrónomos ven en el universo
primitivo.
El nacimiento de un remanente de
supernova.
El equipo planea examinar el SN 1987A
con dos de los instrumentos de Webb: el generador de imágenes de infrarrojo
medio (MIRI) y el espectrógrafo de infrarrojo cercano (NIRSpec). Con
imágenes, Webb revelará las características del SN 1987A más allá de cualquier
observación infrarroja anterior debido a su resolución exquisita. Los
astrónomos esperan poder mapear la temperatura del polvo tanto dentro de la
supernova expulsada como en el anillo circundante. También pueden estudiar
con gran detalle la interacción de la onda expansiva con el anillo.
El verdadero poder de Webb vendrá de
sus mediciones espectroscópicas. Al difundir la luz en un espectro de
colores del arco iris, los científicos pueden determinar no solo las
composiciones químicas, sino también las temperaturas, densidades y
velocidades. Pueden examinar la física de la onda expansiva y determinar
cómo está afectando el entorno circundante. También pueden observar la
evolución del material expulsado y sonar con el tiempo.
"Estamos
presenciando el nacimiento de un remanente de supernova", dijo Patrice Bouchet, del
Departamento de Astrofísica / DRF / Irfu, CEA-Saclay en Francia, investigador
co-principal del Consorcio Europeo MIRI. "Este es un evento único en
la vida".
"Supernova 1987A es un objeto que
continuamente sorprende a las personas", dijo Meixner. "¡Esta es
una para la que querrás mantener los ojos abiertos!"
Las observaciones que se describen
aquí se tomarán como parte del programa de Observación de Tiempo Garantizado (GTO) de Webb. El
programa GTO proporciona tiempo dedicado a los científicos que han trabajado
con la NASA para desarrollar las capacidades científicas y de instrumentos de
Webb a lo largo de su desarrollo.
El Telescopio Espacial James Webb será
el observatorio de ciencia espacial más importante del mundo cuando se lance en
2021. Webb resolverá los misterios de nuestro sistema solar, mirará a mundos
distantes alrededor de otras estrellas y explorará las misteriosas estructuras
y los orígenes de nuestro universo y nuestro lugar.
Webb es un proyecto internacional
liderado por la NASA con sus socios, la Agencia Espacial Europea (ESA) y la
Agencia Espacial Canadiense.
