Imágenes capturan las secuelas de una colisión estelar de hace 850 años

La inusual nebulosa Pa 30 probablemente proviene de la fusión de estrellas moribundas observada en 1181.

La inusual estructura similar a los fuegos artificiales de la nebulosa Pa 30 puede resultar de la fusión de dos estrellas moribundas. 
Foto de Robert Fesen

Las imágenes de un profesor de Dartmouth de las consecuencias explosivas de la colisión de dos estrellas moribundas podrían ayudar a los científicos a comprender mejor este raro tipo de evento astronómico, y finalmente pueden confirmar la identidad de una estrella brillante pero de corta duración observada hace casi 850 años.

Robert Fesen, profesor de  Física y Astronomía, capturó imágenes telescópicas que muestran un estallido similar a un fuego artificial de filamentos delgados que irradian desde una estrella muy inusual en el centro de un objeto llamado ‘Pa 30’, según los hallazgos que anunció el 12 de Enero en la 241 Reunión de la Sociedad Astronómica Americana. Fesen es el autor principal de un artículo que informa sobre los hallazgos, que se envió a la revista revisada por pares  The  Astrophysical Journal Letters  para su publicación.

‘Pa 30’es una región densa de gas iluminado, polvo y otra materia, conocida como nebulosa. Fesen y sus coautores informan que Pa 30 parece contener poco o nada de hidrógeno y helio, pero en cambio es rico en elementos de azufre y argón.

La estructura y las características inusuales de la nebulosa coinciden con el resultado predicho de una colisión entre estrellas en etapa terminal conocidas como enanas blancas, dijo Fesen. Las enanas blancas son estrellas tenues y extremadamente densas del tamaño de la Tierra que contienen la masa del Sol. La fusión de dos enanas blancas es una explicación propuesta para una subclase de supernovas, o explosiones de estrellas, llamadas eventos Iax, en los que la estrella no se destruye por completo, dijo Fesen.

«Nunca he visto ningún objeto, y ciertamente ningún remanente de supernova en la galaxia de la Vía Láctea, que se vea así, y tampoco ninguno de mis colegas», dijo Fesen. “Este remanente permitirá a los astrónomos estudiar un tipo de supernova particularmente interesante que hasta ahora solo podían investigar a partir de modelos teóricos y ejemplos en galaxias distantes”.

El tamaño de ‘Pa 30’ y la velocidad a la que se expande, alrededor de 2,4 millones de millas por hora, (3,84 millones de kilómetros por hora) sugieren que la colisión explosiva ocurrió alrededor del año 1181, informan los investigadores. Eso coincide con las observaciones de astrónomos chinos y japoneses en el momento, de una estrella muy brillante que apareció repentinamente en la constelación de Casiopea y fue visible durante unos seis meses mientras se desvanecía lentamente. Estas estrellas fugaces se conocen como «estrellas invitadas».

Las imágenes capturadas por Fesen de la estructura y la luminosidad de la nebulosa no solo proporcionan la estimación más precisa hasta el momento de su edad, sino que también podrían permitir a los astrónomos refinar los modelos existentes de fusiones de enanas blancas. ‘Pa 30’ fue descubierta en 2013 por el coautor y astrónomo aficionado Dana Patchick, pero hasta ahora, las imágenes de la nebulosa habían mostrado solo un objeto extremadamente débil y difuso, dijo Fesen.

“Nuestras imágenes más profundas muestran que Pa 30 no solo es hermosa, sino que ahora que podemos ver la verdadera estructura de la nebulosa, podemos investigar su composición química y cómo la estrella central generó su notable apariencia, luego comparar estas propiedades con las predicciones de modelos específicos de raras fusiones de enanas blancas”, dijo Fesen.

Fesen tomó las imágenes de Pa 30 a fines de 2022 utilizando el Telescopio Hiltner de 2,4 metros en el Observatorio MDM, que es propiedad de Dartmouth y opera con otras cuatro universidades, adyacente al Observatorio Nacional Kitt Peak en Arizona. Fesen equipó el telescopio con un filtro óptico sensible a una línea particular de emisión de azufre. Capturó ‘Pa 30’ en tres exposiciones de 2000 segundos bajo cielos muy despejados y tomó datos adicionales sobre la estructura, el tamaño y la velocidad de la nebulosa.

El estudio de Fesen y sus coautores se basó en el trabajo publicado en 2019 por investigadores rusos que encontraron una estrella extremadamente inusual casi en el centro muerto de Pa 30. Esa estrella exhibió varias propiedades que sugerían la colisión de dos enanas blancas, y tenía un temperatura de la superficie de casi 400,000 grados Fahrenheit (222,000 Celsius) con una asombrosa velocidad del viento de alrededor de 35 millones de millas por hora (56 millones de kilómetros por hora).

En 2021, los astrónomos de la Universidad de Hong Kong que revisaron los resultados del equipo ruso informaron que’Pa 30′ tenía aproximadamente 1000 años y se encontraba casi en la misma ubicación del cielo que la ‘estrella invitada’ registrada en 1181. Estos investigadores propusieron que ‘Pa 30’ es la secuela. de una colisión de enanas blancas que iluminó el cielo nocturno hace casi un milenio, aunque su margen de error en su edad era de 300 años.

“Nuestras nuevas observaciones imponen una restricción mucho más estricta al objeto, ya que tiene una edad de expansión de alrededor de 850 años, lo que es perfecto para que sean los restos de la estrella invitada 1181”, dijo Fesen. Para los antiguos astrónomos, la nueva estrella habría sido casi tan brillante o más brillante que Vega, la quinta estrella más brillante del cielo vista desde la Tierra.

“La estrella invitada’ fue lo suficientemente brillante como para que tres grupos separados en China la observaran con un par de días de diferencia y también fue vista en Japón”, dijo Fesen. “Una nueva estrella tan brillante como Vega habría sido bastante notable. Para los antiguos, su televisor era el cielo, por lo que habrían notado fácilmente y ciertamente registrado la aparición repentina de una nueva estrella brillante en los cielos”.

La reunión de la AAS también contó con  una conferencia de prensa  de  Burçin Mutlu-Pakdil, ahora Profesor Asistente de Física y Astronomía en Dartmouth, sobre  un artículo publicado en Febrero pasado  que informa sobre las galaxias más débiles conocidas más allá del cúmulo de galaxias que incluye la Vía Láctea y Andrómeda conocido como el Grupo Local. Los investigadores descubrieron tres galaxias enanas ultradébiles que son las primeras de su tipo que se encuentran fuera del Grupo Local alrededor de una galaxia espiral con una masa similar a la Vía Láctea. Las galaxias distantes exhiben características consistentes con las del Grupo Local y podrían ayudar a los científicos a desarrollar modelos más precisos sobre cómo se formaron las galaxias más antiguas del universo, informaron Mutlu-Pakdil y sus colegas investigadores en El diario astrofísico (PDF).

Fuente: Dartmouth College.

Artículo original:Images capture 850-year-old aftermath of stellar collision‘. Morgan Kelly. January 12, 2023.

Material relacionado

Otra presentación de la noticia

Sobre SN 1181

Algunas estadísticas apuntan a que en una galaxia espiral como la nuestra explotan unas 2 supernovas cada 100 años, la última en nuestra galaxia visible desde la Tierra fue en 1604 y la observó nada menos que Kepler. Así que, cuando menos lo esperemos, aparecerá en el cielo una “estrella invitada”, brillará tanto o más que el Sol hasta el punto que puede ser visible a simple vista. No solo Kepler observó esta supernova, también hay registros astronómicos de otras culturas que detallan su posición en el cielo y su brillo. Estos datos y registros más detallados han permitido buscar el remanente de la supernova, que usualmente suele ser una nebulosa. Sin embargo, no de todas las supernovas conocemos cual es su remanente.

Hace casi 1000 años, concretamente en 1181, una supernova explotó en nuestra galaxia siendo visible desde la Tierra, y aunque por desgracia la mayoría de las culturas de la época no dejaron registros de tal evento, existen archivos astronómicos chinos y japoneses que describen con detalle la supernova. Esta “estrella invitada” apareció en el firmamento el 6 de Agosto y fue visible durante 185 días, hasta el 6 de Febrero del año siguiente. Según los escritos antiguos llegó a brillar tanto como Saturno, y estaba cerca de la constelación de Wanglian en bajo Huagai. No te preocupes si estas constelaciones te suenan a chino, porque lo son. Por supuesto antiguamente no tenían las precisas medidas que tenemos hoy en día, así que de las 5 posiciones descritas en los archivos históricos solo podemos sacar una posible región.

La publicación a continuación lo aborda y contiene además en su apartado «Material relacionado» una selección de recursos sobre los remanentes de algunas supernovas históricas en la Vía Láctea

Ver también:

Sobre las Enanas Blancas

Una imagen del Hubble del cúmulo globular NGC 6397, que alberga numerosas enanas blancas. Las enanas blancas son increíblemente débiles y se pueden ver en una versión ampliada del cuadrante derecho de la imagen. 
Créditos: NASA, ESA y H. Richer (Universidad de Columbia Británica).

Con solo conocer la masa de una estrella, ¿podemos predecir si terminará su vida en fuego (una supernova) o hielo (una enana blanca que finalmente se desvanece en una fría enana negra)? Un equipo dirigido por astrónomos de la Universidad de Columbia Británica intenta responder a esa pregunta observando enanas blancas para encontrar exactamente dónde está esa línea divisoria entre una muerte por fuego y una por hielo. El trabajo siguiente lo expone y también contiene recursos sobre las Supernovas y las Enanas Blancas.

Sobre la fusión de dos Enanas Blancas

Impresión artística de dos enanas blancas en proceso de fusión. Dependiendo de la masa combinada, el sistema puede explotar en una supernova termonuclear o fusionarse en una sola enana blanca pesada, como con WDJ0551 + 4135. 
Crédito de la imagen: Universidad de Warwick / Mark Garlick.

Una estrella enana blanca masiva con una extraña atmósfera rica en carbono podría ser dos enanas blancas fusionadas, según un equipo internacional dirigido por astrónomos de la Universidad de Warwick, y solo evitaron la destrucción por poco.

Han descubierto una enana blanca ultramasiva inusual a unos 150 años luz de nosotros con una composición atmosférica nunca antes vista, la primera vez que se identifica una enana blanca fusionada utilizando su composición atmosférica como pista.

El descubrimiento, publicado en la revista Nature Astronomy, podría plantear nuevas preguntas sobre la evolución de las estrellas enanas blancas masivas y sobre el número de supernovas en nuestra galaxia.

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