Webb revela impresionantes estructuras de eyecta y CO en la joven supernova de Cassiopeia A

El Instituto SETI anunció los últimos hallazgos del Telescopio Espacial James Webb (JWST) del remanente de supernova Cassiopeia A (Cas A). Estas observaciones de la supernova de colapso del núcleo más joven conocida en la Vía Láctea proporcionan información sobre las condiciones que conducen a la formación y destrucción de moléculas y polvo dentro de las eyecciones de supernova.

Los hallazgos del estudio cambian nuestra comprensión de la formación de polvo en el universo temprano en las galaxias detectadas por JWST 300 millones de años después del Big Bang. Los investigadores consideran que las supernovas, como las que formaron Cas A, son fuentes vitales del polvo que se observa en galaxias distantes y de alto corrimiento al rojo. Estos nuevos conocimientos desafían las creencias de que el polvo se originó principalmente a partir de estrellas de masa intermedia en la rama gigante asintótica (AGB) de las galaxias actuales.

«Es notable ver cuán brillante es la emisión de monóxido de carbono detectada en las imágenes y espectroscopia JWST NIR, que muestra unas pocas decenas de patrones sinusoidales de líneas rovibracionales fundamentales de CO», dijo el Dr. Jeohghee Rho, científico investigador del Instituto SETI que dirigió esta investigación. . «Los patrones parecen haber sido generados artificialmente».

Los hallazgos clave incluyen:

1. Formación molecular de CO: Los datos muestran más gas CO en las capas externas que gas argón, lo que significa que las moléculas de CO se están formando nuevamente después del choque inverso. Estos datos son importantes para comprender cómo se produce el enfriamiento y la formación de polvo después de la explosión de una supernova. Las imágenes indican que las moléculas de CO se reforman detrás del impacto y pueden haber protegido el polvo en la eyección.
2. Espectroscopia detallada: los espectros NIRSpec-IFU de dos áreas importantes en Cas A muestran diferencias en cómo se formaron los elementos. Ambas regiones tienen fuertes señales de gas CO y muestran varios elementos ionizados como argón, silicio, calcio y magnesio. Las líneas fundamentales de CO son unas pocas decenas de patrones sinusoidales de líneas rovibracionales fundamentales de CO con un continuo debajo debido a la alta velocidad de las moléculas de CO.
3. Información sobre la temperatura: La investigación muestra que la temperatura es de aproximadamente 1080 K, según las emisiones de gas CO. Esto nos ayuda a comprender cómo interactúan el polvo, las moléculas y el gas altamente ionizado en las supernovas. Sin embargo, los autores también encuentran líneas vibratorias en líneas de alta rotación (J=90), cuyas características aparecen entre 4,3 y 4,4 micrones. Estas líneas indican la presencia de un componente de temperatura más caliente (4800 K), lo que implica formación y reformación de CO al mismo tiempo. El CO de niveles rotacionales tan altos se observa por primera vez en Cas A con la nueva espectroscopia JWST.
4. Las supernovas como Cas A, situada a 11.000 años luz de distancia, son explosiones que se producen cuando una estrella de gran masa llega al final de su vida hace unos 350 años. Llamada supernova de colapso del núcleo, el interior de la estrella colapsa hacia adentro debido a la gravedad una vez que se agota el combustible nuclear que alimentaba la estrella. El rebote de este colapso lanza la capa exterior de la estrella al espacio en una explosión que puede eclipsar a toda una galaxia.

«Ver CO tan caliente en un remanente de supernova joven es realmente notable e indica que la formación de CO todavía ocurre miles de años después de la explosión», dijo Chris Ashall, profesor asistente en Virginia Tech.

«La combinación de conjuntos de datos tan impresionantes con observaciones anteriores de supernovas del JWST nos permitirá comprender el camino hacia la formación de moléculas y polvo de una manera que antes no era posible».

Imágenes innovadoras y espectroscopia

Seong Hyun Park, un estudiante de posgrado de la Universidad Nacional de Seúl en Corea del Sur, realizó un modelado de las propiedades del CO junto con Rho.

Las nuevas observaciones destacan los complejos y competitivos procesos de formación y destrucción molecular de los restos de supernova. Si bien no conducen directamente a la formación de polvo, las moléculas de CO son indicadores críticos de los procesos químicos y de enfriamiento que eventualmente conducen a la condensación del polvo.

Si bien este estudio ofrece nuevas perspectivas, continúa el debate sobre hasta qué punto las supernovas contribuyen a la formación de polvo en el universo temprano. Los investigadores continuarán explorando estos fenómenos con futuras observaciones e investigaciones para desentrañar los misterios del polvo cósmico y la formación molecular.

Con información de The Astrophysical Journal Letters