Remanente de supernova polvorienta. Click para agrandar
Un remanente de supernova en la Pequeña Nube de Magallanes tiene solo 1,000 años; convirtiéndolo en uno de los más jóvenes jamás descubiertos. Las teorías actuales sobre las supernovas predicen que debería tener 100 veces el polvo que los astrónomos pueden detectar. Es posible que las ondas de choque de las supernovas eviten la formación de polvo, o que los instrumentos infrarrojos no hayan visto grandes cantidades de polvo más frío.
Uno de los restos de supernova más jóvenes conocidos, una bola de polvo roja brillante creada por la explosión hace 1,000 años de una estrella supermasiva en una galaxia cercana, la Pequeña Nube de Magallanes, exhibe el mismo problema que las estrellas en explosión en nuestra propia galaxia: muy poco polvo .
Mediciones recientes realizadas por astrónomos de la Universidad de California en Berkeley que utilizan cámaras infrarrojas a bordo del telescopio espacial Spitzer de la NASA muestran, como máximo, una centésima parte de la cantidad de polvo predicha por las teorías actuales de las supernovas de colapso del núcleo, apenas la masa de los planetas del sistema solar. .
La discrepancia presenta un desafío para los científicos que intentan comprender los orígenes de las estrellas en el universo temprano, porque se cree que el polvo producido principalmente por las estrellas en explosión siembra la formación de estrellas de nueva generación. Mientras que los restos de estrellas explosivas supermasivas en la galaxia de la Vía Láctea también muestran menos polvo de lo previsto, los astrónomos esperaban que las supernovas en la Pequeña Nube de Magallanes menos evolucionada coincidieran más con sus modelos.
"La mayor parte del trabajo anterior se centró solo en nuestra galaxia porque no teníamos la resolución suficiente para mirar más lejos en otras galaxias", dijo la astrofísica Snezana Stanimirovic, investigadora asociada de UC Berkeley. “Pero con Spitzer, podemos obtener observaciones de muy alta resolución de la Pequeña Nube de Magallanes, que está a 200,000 años luz de distancia. Debido a que las supernovas en la Pequeña Nube de Magallanes experimentan condiciones similares a las que esperamos para las galaxias tempranas, esta es una prueba única de formación de polvo en el universo temprano ".
Stanimirovic informa sus hallazgos en una presentación y conferencia de prensa hoy (martes 6 de junio) en una reunión de la American Astronomical Society en Calgary, Alberta, Canadá.
Stanimirovic especula que la discrepancia entre la teoría y las observaciones podría ser el resultado de algo que afecte la eficiencia con la que los elementos pesados se condensan en polvo, de una tasa mucho más alta de destrucción de polvo en las ondas de choque de supernova enérgicas, o porque los astrónomos están perdiendo una gran cantidad de mucho más frío polvo que podría ocultarse de las cámaras infrarrojas.
Este hallazgo también sugiere que los sitios alternativos de formación de polvo, en particular los vientos poderosos de estrellas masivas, pueden ser contribuyentes más importantes al depósito de polvo en las galaxias primordiales que las supernovas.
Se cree que las estrellas masivas, es decir, las estrellas que son 10 a 40 veces más grandes que nuestro sol, terminan sus vidas con un colapso masivo de sus núcleos que expulsa las capas externas de las estrellas, arrojando elementos pesados como silicio, carbono y hierro en nubes esféricas en expansión. Se cree que este polvo es la fuente de material para la formación de una nueva generación de estrellas con elementos más pesados, los llamados "metales", además del mucho más abundante hidrógeno y gas helio.
Stanimirovic y sus colegas de la UC Berkeley, la Universidad de Harvard, el Instituto de Tecnología de California (Caltech), la Universidad de Boston y varios institutos internacionales forman una colaboración llamada Spitzer Survey of the Small Magellanic Cloud (S3MC). El grupo aprovecha la resolución sin precedentes del telescopio Spitzer para estudiar las interacciones en la galaxia entre estrellas masivas, nubes de polvo molecular y su entorno.
Según Alberto Bolatto, investigador asociado de UC Berkeley e investigador principal del proyecto S3MC, "la Pequeña Nube de Magallanes es como un laboratorio para analizar la formación de polvo en galaxias con condiciones mucho más cercanas a las de las galaxias en el universo primitivo".
"La mayor parte de la radiación producida por los restos de supernova se emite en la parte infrarroja del espectro", dijo Bryan Gaensler, del Centro Harvard-Smithsoniano de Astrofísica en Cambridge, Massachusetts. "Con Spitzer, finalmente podemos ver cómo se ven realmente estos objetos". . "
Llamada galaxia irregular enana, la Pequeña Nube de Magallanes y su compañera, la Gran Nube de Magallanes, orbitan la Vía Láctea mucho más grande. Los tres tienen alrededor de 13 mil millones de años. Durante eones, la Vía Láctea ha empujado y tirado de estas galaxias satelitales, creando turbulencias internas probablemente responsables de la menor velocidad de formación de estrellas y, por lo tanto, la lenta evolución que hace que la Pequeña Nube de Magallanes parezca galaxias mucho más jóvenes vistas más lejos.
"Esta galaxia realmente ha tenido un pasado salvaje", dijo Stanimirovic. Debido a esto, sin embargo, "el contenido de polvo y la abundancia de elementos pesados en la Pequeña Nube de Magallanes son mucho más bajos que en nuestra galaxia", dijo, "mientras que el campo de radiación interestelar de las estrellas es más intenso que en la galaxia de la Vía Láctea". . Todos estos elementos estaban presentes en el universo primitivo ".
Gracias a 50 horas de observación con la Cámara de matriz infrarroja de Spitzer (IRAC) y el Fotómetro de imágenes multibanda (MIPS), el equipo de estudio de S3MC tomó imágenes de la parte central de la galaxia en 2005. En una parte de esa imagen, Stanimirovic notó una burbuja esférica roja que descubrió que correspondía exactamente con una potente fuente de rayos X observada previamente por el satélite del Observatorio de rayos X Chandra de la NASA. La bola resultó ser un remanente de supernova, 1E0102.2-7219, muy estudiado durante los últimos años en las bandas ópticas, de rayos X y radio, pero nunca antes visto en el infrarrojo.
La radiación infrarroja es emitida por objetos calientes, y de hecho, la radiación del remanente de supernova, visible en una sola banda de longitud de onda, indica que la burbuja de polvo de 1,000 años de antigüedad tenía casi 120 grados Kelvin, lo que corresponde a 244 grados Fahrenheit bajo cero. E0102, entre el tercio más joven de todos los remanentes de supernova conocidos, probablemente resultó de la explosión de una estrella 20 veces más grande que el sol, y los escombros se han expandido a aproximadamente 1,000 kilómetros por segundo (2 millones de millas por hora) desde entonces.
Los datos infrarrojos brindaron la oportunidad de ver si las generaciones anteriores de estrellas, unas con baja abundancia de metales pesados, corresponden más estrechamente a las teorías actuales de formación de polvo en la explosión de estrellas supermasivas. Desafortunadamente, la cantidad de polvo, casi una milésima parte de la masa del Sol, fue al menos 100 veces menor de lo previsto, similar a la situación con el conocido remanente de supernova Cassiopeia A en la Vía Láctea.
El equipo S3MC planea futuras observaciones espectroscópicas con el telescopio Spitzer que proporcionará información sobre la composición química de los granos de polvo formados en las explosiones de supernovas.
El trabajo fue patrocinado por la Administración Nacional de Aeronáutica y del Espacio y la National Science Foundation.
El Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en Pasadena, California, administra la misión del Telescopio Espacial Spitzer para la Dirección de Misión Científica de la NASA, con sede en Washington, D.C. Las operaciones científicas se llevan a cabo en el Centro Científico Spitzer en Caltech, también en Pasadena. JPL es una división de Caltech.
Fuente original: Comunicado de prensa de UC Berkeley
