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Cuando se vio una supernova brillando en el cielo nocturno durante seis meses en 1181, era tan brillante que los astrónomos chinos y japoneses la registraron como una «estrella invitada» en la constelación de Casiopea.

Ahora, los astrónomos que utilizan el Keck Cosmic Web Imager, o KCWI, en el Observatorio WM Keck en Hawaii, han mapeado una esfera de filamentos extraños que se extienden lejos del lugar donde explotó la estrella.

Es la primera vez que los finos hilos, similares a una flor de diente de león, se observan en 3D mientras se alejan del lugar de la explosión alrededor de la estrella muerta. Los investigadores compartieron los resultados de su trabajo, que brindan nueva claridad sobre la estructura del remanente de supernova, en un artículo publicado el 24 de octubre en la revista Las cartas de la revista astrofísica..

«Una imagen estándar del remanente de supernova sería como una fotografía fija de un espectáculo de fuegos artificiales», dijo el coautor del estudio Christopher Martin, profesor de física en el Instituto de Tecnología de California y líder del equipo que construyó la cámara. una declaración.
«KCWI nos ofrece algo más parecido a una 'película', ya que podemos medir el movimiento de las brasas de la explosión a medida que salen de la explosión central».

El descubrimiento añade otra pieza al rompecabezas mientras los astrónomos buscan comprender los restos que dejó esta inusual supernova. En este caso, los filamentos irradian desde una “estrella zombie” creada por la explosión. Y cada vez que los investigadores observan la supernova, descubren más sorpresas.

La búsqueda de evidencia visual de la supernova, llamada SN 1181, duró siglos antes de que el astrónomo aficionado Dana Patchick descubriera sus restos por primera vez en 2013.

Patchick detectó una nebulosa cerca del sitio original de la supernova mientras examinaba imágenes tomadas por la ahora retirada misión Explorador de Infrarrojos de Campo Amplio de la NASA. Albert Zijlstra, profesor de astrofísica de la Universidad de Manchester en Inglaterra, hizo más tarde la conexión entre la nebulosa y SN 1181 en 2021.

La nebulosa, una nube de material eyectada por la supernova, recibió el nombre de Pa 30.

Luego, en 2023, los astrónomos detectaron extraños filamentos que brillaban con luz de azufre dentro de la nebulosa. Los científicos saben que la supernova creó los filamentos, pero no está claro cómo ni cuándo se formaron las estructuras.

La supernova 1181 no fue una explosión estelar ordinaria. Los científicos creen que el evento fue el resultado de una explosión termonuclear que ocurrió en una enana blanca o una estrella muerta densa. Es posible que dos estrellas enanas blancas colisionaran para crear la supernova. El impacto, sin embargo, creó sólo una explosión parcial.

Las explosiones violentas de supernova normalmente destruyen las enanas blancas, pero la explosión parcial, conocida como una rara supernova de tipo relajado, dejó tras de sí una estrella zombi.

«Como se trataba de una explosión fallida, era más débil que las supernovas normales, lo que concuerda con los registros históricos», dijo en un comunicado Ilaria Caiazzo, coautora del estudio y profesora asistente en el Instituto Austriaco de Ciencia y Tecnología.

Para observar más de cerca los filamentos que dejó la peculiar explosión, los astrónomos recurrieron al Keck Cosmic Web Imager. El instrumento está diseñado para capturar información para cada píxel de una imagen en múltiples longitudes de onda de luz.

Los sólidos datos capturados por el instrumento permitieron al equipo medir los movimientos de cada filamento y crear un mapa 3D. Mientras que los filamentos que se mueven hacia la Tierra se encuentran en la parte más azul y de alta energía de la luz visible que el ojo humano puede ver, los filamentos que se mueven en la dirección opuesta parecen más rojos.

Es similar al efecto Doppler que se observa cuando los vehículos de emergencia encienden sus sirenas; La bocina de un vehículo que se acerca emitirá una frecuencia más alta, pero a medida que se aleja, las ondas sonoras se extienden y liberan una frecuencia más baja.

El Keck Cosmic Web Imager permitió medir la velocidad de cualquier material dentro de la nebulosa que emita luz. Cuando el equipo analizó los datos, determinó que los filamentos se alejan del sitio de la supernova a una velocidad de 2,2 millones de millas por hora (unos 1.000 kilómetros por segundo).

«Descubrimos que el material de los filamentos se está expandiendo balísticamente», dijo el autor principal del estudio, Tim Cunningham, investigador del Hubble de la NASA en el Centro de Astrofísica. Harvard & Smithsonian, en un comunicado. “Esto significa que el material no se ha ralentizado ni acelerado desde la explosión. A partir de las velocidades medidas, mirando hacia atrás en el tiempo, es posible identificar la explosión casi exactamente en el año 1181”.

Aunque la luz de la supernova llegó por primera vez a la Tierra el 6 de agosto de 1181, la explosión ocurrió mucho antes. La estrella estaba a 7.500 años luz de la Tierra, por lo que tomó 7.500 años para que la luz brillante de la supernova fuera visible en el cielo nocturno de la Tierra, dijo Zijlstra, que no participó en el nuevo estudio.

Los datos 3D también apuntaron a nuevos misterios, como una gran cavidad dentro de la estructura de la nebulosa, así como evidencia de que la supernova se produjo de forma asimétrica.

Los filamentos parecen irradiar desde una capa exterior que se extiende desde la estrella central, dijo Cunningham. Pero el equipo aún no está seguro de cómo se formaron los filamentos.

“Hay dos escenarios propuestos: 1) una onda de choque que regresa hacia la estrella sublima el polvo en gas caliente, que luego se enfría rápidamente y se fusiona en filamentos rectos o 2) los cúmulos de polvo son eliminados rápidamente por el viento. estrella central”, dijo Cunningham en un correo electrónico. «Nuestras observaciones no pueden distinguir entre estos dos modelos, y se necesitan más observaciones y teorías para comprender esta nebulosa, ¡pero nuestras observaciones han proporcionado una pieza importante del rompecabezas!»

El año pasado se llevaron a cabo estudios para aclarar los misterios de los filamentos después de que un artículo de 2023 los revelara.

Aunque los filamentos lineales son inusuales para una supernova, Zijlstra dijo que son similares a las características observadas en las nebulosas planetarias, o capas brillantes de gas alrededor de estrellas moribundas como Nebulosa del Anillo Sur y Nebulosa del Anillo que observó el telescopio espacial James Webb.

La estructura única del filamento «presentaba todo un desafío para explicar físicamente, especialmente considerando que los filamentos (previamente) observados parecían extenderse desde la región central a la exterior», dijo Takatoshi Ko, estudiante de doctorado en el Centro de Investigación para el Universo Temprano en Universidad de Tokio.

Ko no participó en las nuevas observaciones del Keck Cosmic Web Imager, pero él y sus colegas publicó un estudio a principios de este año, lo que sugiere que el remanente de supernova está compuesto por múltiples regiones, lo que dificulta conciliar la composición exacta de los filamentos.

Las observaciones del nuevo estudio muestran que los filamentos sólo se extienden a través de las regiones exteriores de la nebulosa, no desde el centro hacia afuera, dijo Ko, añadiendo más evidencia a la idea de que hay múltiples regiones dentro del remanente de supernova. Y cuanta más claridad tengan los investigadores sobre la estructura de los filamentos, más probabilidades tendrán de descubrir qué formó el diente de león cósmico.