El enigma de la supernova «diente de león» y la estrella zombi
Astrofísicos resuelven el misterio de la última supernova histórica inexplicable que se vio desde la Tierra hace casi 850 años.
Por Enrique Coperías
Recreación artística de un remanente de supernova llamado Pa 30, los restos de una explosión de supernova que se presenció desde la Tierra en el año 1181. Filamentos inusuales de azufre sobresalen más allá de una capa polvorienta de material expulsado. Los restos de la estrella original que explotó, ahora una estrella caliente inflada que puede enfriarse para convertirse en una enana blanca, se ven en el centro del remanente. Cortesía: W.M. Keck Observatory/Adam Makarenko
En 1181, una nueva estrella brilló cerca de la constelación de Casiopea durante seis meses antes de desaparecer. Este acontecimiento, registrado como «estrella invitada» por observadores chinos y japoneses hace casi un milenio, ha desconcertado a los astrónomos durante siglos.
Es una de las pocas supernovas documentadas antes de la invención de los telescopios. Además, fue la que más tiempo permaneció huérfana, lo que significa que no se le pudo asignar ninguno de los objetos celestes visibles hoy en día. Conocida ahora como la supernova SN 1181, su remanente solo ha sido rastreado en 2021 hasta la nebulosa Pa 30. Esta fue encontrada en 2013 por la astrónoma aficionada Dana Patchick mientras examinaba un archivo de imágenes del telescopio WISE como parte de un proyecto de ciencia ciudadana.
Pero esta nebulosa no es el típico resto de supernova. De hecho, a los astrónomos les intrigó encontrar una estrella zombi superviviente en su centro, un resto dentro del resto. Se cree que la supernova SN 1181 se produjo al desencadenarse una explosión termonuclear en una estrella densa y muerta llamada enana blanca.
Normalmente, la enana blanca se destruiría por completo en este tipo de explosión, pero en este caso, parte de la estrella sobrevivió, dejando tras de sí una especie de estrella zombi. Este tipo de explosión parcial se denomina supernova de tipo Iax. Aún más intrigante si cabe: de esta estrella zombi emanaban extraños filamentos, parecidos a los pétalos de una flor de diente de león. Ahora, la profesora Ilaria Caiazzo, del Instituto de Ciencia y Tecnología de Austria, y el autor principal Tim Cunningham, becario en el Centro de Astrofísica Harvard-Smithsonian, obtienen una visión más detallada y sin precedentes de estos extraños filamentos.
Un modelo 3D de una explosión en expansión balística
El equipo que colabora con Cunningham y Caiazzo pudo estudiar este extraño remanente de supernova en detalle gracias al Keck Cosmic Web Imager (KCWI) del Caltech. KCWI es un espectrógrafo situado a más de 4.000 metros, en el Observatorio W. M. Keck de Hawái, cerca de la cima del volcán Mauna Kea, el pico más alto de la isla.
Como su nombre indica, el KCWI fue diseñado para detectar algunas de las fuentes de luz más débiles y oscuras del universo, denominadas colectivamente como red cósmica. Además, el KCWI es tan sensible y está tan inteligentemente diseñado que puede captar información espectral de cada píxel de una imagen.
También puede medir el movimiento de la materia en una explosión estelar, creando algo así como una película en 3D de una supernova. Para ello, KCWI examina cómo se desplaza la luz al acercarse o alejarse de nosotros, un proceso físico similar al conocido efecto Doppler que conocemos por las sirenas que cambian de tono cuando pasa una ambulancia.
La nebulosa apodada Pa 30 aparece ahora en la misma dirección del cielo en la que lo hizo una brillante estrella invitada en el año 1181. Aunque los filamentos de Pa 30 parecen similares a los creados por una nova y una nebulosa planetaria, algunos astrónomos proponen ahora que fue creada por un tipo poco común de supernova: una termonuclear de tipo Iax. Cortesía: NASA, ESA, USAF, NSF
Así, en lugar de ver únicamente la típica imagen estática de un espectáculo de fuegos artificiales habitual en las observaciones de supernovas, los investigadores pudieron crear un detallado mapa en 3D de la nebulosa y sus extraños filamentos. Además, pudieron demostrar que el material de los filamentos se desplazaba balísticamente a unos mil kilómetros por segundo.
«Esto significa que el material expulsado no se ha ralentizado ni acelerado desde la explosión —explica Cunningham. Y añade—: Así, a partir de las velocidades medidas, mirar hacia atrás en el tiempo nos permitió situar la explosión casi exactamente en el año 1181».
Pruebas de una asimetría inusual
Más allá de los filamentos en forma de diente de león y su expansión balística, la forma general de la supernova es de lo más inusual. El equipo pudo demostrar que la eyecta —el material que se encuentra dentro de los filamentos y que es expulsado fuera del lugar de la explosión— es inusualmente asimétrica.
Esto sugiere que la asimetría se debe a la propia explosión inicial. Además, los filamentos parecen tener un borde interior afilado, lo que muestra una brecha interior que rodea a la estrella zombi.
«Nuestra primera caracterización detallada en 3D de la velocidad y la estructura espacial de un remanente de supernova nos dice mucho sobre un acontecimiento cósmico único que nuestros antepasados observaron hace siglos. Pero también plantea nuevas preguntas y establece nuevos retos que los astrónomos deberán abordar a continuación», concluye Caiazzo. ▪️
Información facilitada por el Instituto de Ciencia y Tecnología de Austria
Fuente: Tim Cunningham et al. Expansion Properties of the Young Supernova Type Iax Remnant Pa 30 Revealed. The Astrophysical Journal Letters (2024). DOI: 10.3847/2041-8213/ad713b
