Estructuras ionizadas peculiares, restos de supernova detectados alrededor de una fuente de rayos X ultraluminosos


Utilizando el Very Large Telescope (VLT), astrónomos franceses han realizado observaciones espectroscópicas de una fuente de rayos X ultraluminosa conocida como NGC 1313 X–1. La campaña de observación resultó en la detección de una burbuja ionizada por choque, una nebulosa fotoionizada de rayos X y también dos remanentes de supernova alrededor de esta fuente. Los hallazgos se publicaron el 23 de enero en arXiv.org.

Imagen MUSE RGB de la nebulosa alrededor de NGC 1313 X–1. Crédito: Gúrpide et al., 2022.

Las fuentes de rayos X ultraluminosos (ULX) son fuentes puntuales en el cielo que son tan brillantes en rayos X que cada una emite más radiación que la que emiten 1 millón de soles en todas las longitudes de onda. Son menos luminosos que los núcleos galácticos activos, pero más consistentemente luminosos que cualquier proceso estelar conocido. Aunque se han realizado numerosos estudios de ULX, la naturaleza básica de estas fuentes sigue sin resolverse.

NGC 1313 X–1 es un ULX en la galaxia espiral NGC 1313 a una distancia de unos 13,85 millones de años luz de la Tierra. El ULX se encuentra en la parte norte de NGC 1313, dentro del radio interior (unos 3100 años luz) del núcleo de la galaxia. Tiene una luminosidad no absorbida persistente en la banda de 0,3 a 10 keV por encima de 8 duodecillones de erg/s, con una luminosidad media de alrededor de 11 duodecillones de erg/s.

Las observaciones anteriores de esta fuente han demostrado que es uno de los pocos ULX que se sabe que experimenta vientos poderosos con velocidades relativamente altas. Esto indica que NGC 1313 X–1 alberga una fuente de acumulación supercrítica, cuya naturaleza aún no está clara. Se supone que tales vientos son lo suficientemente poderosos como para producir enormes burbujas (con un tamaño de más de 300 años luz) que a veces se ven alrededor de los ULX.

Un equipo de astrónomos dirigido por Andrés Gúrpide de la Universidad de Toulouse en Francia revela ahora que NGC 1313 X–1 está efectivamente rodeada por una burbuja ionizada, lo que sugerían estudios previos. El nuevo hallazgo se basa en observaciones espectroscópicas de este ULX utilizando el instrumento Multi-Unit Spectroscopic Explorer (MUSE) del VLT.

Las observaciones de MUSE encontraron que NGC 1313 X–1 ioniza una región de aproximadamente 1473 por 867 años luz de tamaño, a través de la excitación y los choques ultravioleta extremo (EUV)/rayos X. Esta burbuja está aproximadamente centrada alrededor del ULX, y la evidencia de ionización por choque se puede ver claramente en sus bordes exteriores.

Al estudiar más a fondo esta burbuja ionizada por choque, los investigadores estimaron que las velocidades de choque deberían estar entre 160 y 180 km/s. Calcularon que se requiere una potencia de flujo de salida promedio y continua de alrededor de 20 a 45 duodecillones de erg/s en una escala de tiempo de unos 450 000 a 780 000 años para inflar esta burbuja.

Además, los astrónomos detectaron una nebulosa fotoionizada de rayos X extendida, cuyo tamaño se estima en 456 años luz, en el interior de la burbuja. Su forma alargada puede indicar la presencia de actividad de chorro en esta nebulosa.

El estudio también identificó dos remanentes de supernova (SNR) coincidentemente cerca de la burbuja ULX. Los investigadores estiman que las dos supernovas explotaron hace entre 24.000 y 34.000 años, y tenían energías de explosión iniciales a un nivel de aproximadamente 0,5 sexdecillones de ergios.

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