En 1181, una nueva estrella brilló cerca de la constelación de Casiopea durante seis meses antes de desaparecer. Este evento, 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 permaneció «huérfana» durante más tiempo, lo que significa que ninguno de los objetos celestes visibles hoy en día pudo atribuirse a ella.
Ahora conocida como la supernova SN 1181, su remanente solo se pudo rastrear en 2021 hasta la nebulosa Pa 30, encontrada en 2013 por la astrónoma aficionada Dana Patchick mientras examinaba un archivo de imágenes del telescopio WISE como parte de un proyecto científico ciudadano.
Pero esta nebulosa no es un remanente de supernova típico. De hecho, los astrónomos estaban intrigados por encontrar una «estrella zombi» superviviente en su centro, un remanente dentro del remanente. Se cree que la supernova 1181 se produjo cuando se desencadenó una explosión termonuclear en una estrella densa y muerta llamada enana blanca. Normalmente, la enana blanca quedaría completamente destruida en este tipo de explosión, pero en este caso, parte de la estrella sobrevivió, dejando atrás una especie de «estrella zombi».
Este tipo de explosión parcial se denomina supernova de tipo Iax. Aún más intrigante, de esta estrella zombi emanaron filamentos extraños que se asemejaban a los pétalos de una flor de diente de león. Ahora, la profesora adjunta de la ISTA Ilaria Caiazzo y el autor principal Tim Cunningham, becario Hubble de la NASA en el Centro de Astrofísica de Harvard y Smithsonian, han obtenido una vista de cerca sin precedentes de estos filamentos extraños.
Sus hallazgos aparecen en The Astrophysical Journal Letters.
Un modelo 3D de una explosión en expansión balística
El equipo de Cunningham y Caiazzo pudo estudiar este extraño remanente de supernova en detalle gracias al Keck Cosmic Web Imager (KCWI) de Caltech. El KCWI es un espectrógrafo ubicado a más de 4.000 metros en el Observatorio W. M. Keck en Hawái, cerca de la cima del volcán Mauna Kea, el pico más alto de Hawái.
Como su nombre lo indica, el KCWI fue diseñado para detectar algunas de las fuentes de luz más débiles y oscuras del universo, llamadas colectivamente la «red cósmica». Además, el KCWI es tan sensible y está diseñado de manera tan inteligente que puede capturar 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 3D de una supernova. El KCWI lo hace examinando cómo cambia la luz al acercarse o alejarse de nosotros, un proceso físico similar al familiar efecto Doppler que conocemos de las sirenas que cambian de tono cuando pasa una ambulancia a toda velocidad.
De este modo, en lugar de ver únicamente la típica imagen estática de un espectáculo de fuegos artificiales, común en las observaciones de supernovas, los investigadores pudieron crear un mapa tridimensional detallado de la nebulosa y sus extraños filamentos. Además, pudieron demostrar que el material de los filamentos viajaba balísticamente a aproximadamente 1.000 kilómetros por segundo.
«Esto significa que el material expulsado no se ha ralentizado ni acelerado desde la explosión», afirma Cunningham. «Por lo tanto, a partir de las velocidades medidas, mirar atrás en el tiempo nos permitió localizar la explosión casi exactamente en el año 1181».
Evidencia de una asimetría inusual
Más allá de los filamentos con 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 el material expulsado (el material dentro de los filamentos que se expulsan del lugar de la explosión) es inusualmente asimétrico. Esto sugiere que la asimetría se debe a la explosión inicial en sí. Además, los filamentos parecen tener un borde interno afilado, que muestra un «hueco» interno que rodea a la estrella zombi.
«Nuestra primera caracterización 3D detallada de la velocidad y la estructura espacial de un remanente de supernova nos dice mucho sobre un evento cósmico único que nuestros antepasados observaron hace siglos. Pero también plantea nuevas preguntas y plantea nuevos desafíos para que los astrónomos los aborden a continuación», concluye Caiazzo. Comenzó a trabajar en este proyecto como becaria postdoctoral Burke-Sherman Fairchild en astrofísica teórica en Caltech, EE. UU., antes de unirse a ISTA en mayo de este año.
Con información de The Astrophysical Journal Letters
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