Detectada una estrella de neutrones en los restos de la supernova más estudiada de la historia

Con la ayuda del telescopio espacial James Webb (JWST), un equipo internacional de astrónomos y astrónomas ha encontrado pruebas concluyentes de la existencia de una estrella de neutrones en el remanente de la supernova 1987A, la más estudiada de la historia y la única que, antes de desvanecerse, se llegó a ver a simple vista en los últimos 400 años.

Explotó el 23 de febrero de 1987 –de ahí su nombre– en la Gran Nube de Magallanes, en el cielo austral, a unadistancia de 160.000 años luz, y fue la supernova más cercana observada desde la que vieron los ojos de Johannes Kepler en 1604.

Aunque elremanentede la supernova SN 1987A se viene estudiando desde hace más de tres décadas, los científicos todavía no han visto elobjeto compactoque previsiblemente se produjo durante la explosión.

¿Estrella de neutrones o agujero negro?

Algunas pruebas indirectas, como la detección de neutrinos un día antes de que se viera el estallido, habían sugerido que probablemente fuera unaestrella de neutrones, pero no se descartó que luego hubiera colapsado y quedara unagujero negro. Ahora un estudio enScience, confirma la primera opción.

En general, las supernovas son el espectacular resultado final delcolapso de estrellascon más de 8 veces la masa del Sol. Son las principales fuentes de elementos químicos (como carbono, oxígeno, silicio, hierro o magnesio) que hacen posible la vida. El núcleo colapsado de estas estrellas puede dar lugar a estrellas de neutrones mucho más pequeñas, compuestas por la materia más densa del universo conocido, o bien producir un agujero negro.

En el caso de 1987A, el escenario quedó oscurecido por el denso gas y polvo que se formó tras la explosión. Esto impedía ver directamente el objeto compacto y descubrir si era una estrella de neutrones o un agujero negro, pero aquí entra la gran resolución y sensibilidad del telescopio James Webb.

Los autores del estudio, liderados por el investigadorClaes Franssondesde la Universidad de Estocolmo (Suecia), observaron el remanente de supernova enlongitudes de onda infrarrojascon el JWST utilizandoespectroscopia, una técnica de manejo de la luz que permitió determinar la composición química y los movimientos del gas.

De esa forma, encontraron indicios o líneas de emisión deátomos de argón y azufre altamente ionizado(despojados de sus electrones exteriores) cerca de donde explotó la estrella. Según los autores, la composición e ionización de estos elementos gaseosos solo puede explicarse si existe unafuente brillante de radiación ultravioleta y de rayos Xprocedente de unaestrella de neutrones. Un agujero negro no produciría las líneas observadas.

“El hecho de que solo se detecte emisión de argón y azufre muestra que el material surgemuy cerca del centroy del objeto compacto ionizante, ya que estos elementos pesados se forman en la explosión cerca del objeto compacto”, apunta Fransson a SINC. Sin embargo, la mayor parte de la masa de la estrella que estalló se expande ahora a una velocidad de hasta 10.000 km/segundo y se distribuye por un gran volumen.

«Ahora sabemos que hay una fuente compacta de radiación ionizante –añade–, y muy probablemente es unaestrella de neutrones. Llevamos buscándola desde el momento de la explosión, pero tuvimos que esperar al JWST para poder verificar las predicciones».

Dos posibilidades de ionización

Respecto a cómo actuaría la estrella de neutrones para emitir esa radiación, otro de los autores, el profesor Mike Barlow del University College de Londres (Reino Unido), explica: «Puede ser emitida por la superficie de millones de grados de la estrella de neutrones caliente, o bien por una nebulosa de viento de pulsar (vientos de partículas relativistas acelerados por este objeto en rotación e interaccionando con el material circundante de la supernova), que podría haberse creado si la estrella de neutrones gira rápidamente y arrastra partículas cargadas a su alrededor”.

Según Fransson, próximamente “habrá más observacionescon el Webb con más detalles espectrales y también obtendremos otras nuevas con el telescopio espacial Hubble en el óptico y ultravioleta que podrán diferenciar entre esos dos escenarios principales”.

En esta investigación, además de universidades de Suecia y Reino Unido, han colaborado otras instituciones de Europa y Estados Unidos, incluido el Centro de Astrobiología (CAB, INTA-CSIC), que participa en losinstrumentosMIRI y NIRSpecdel Webb con los que se han obtenido los datos de este estudio.

Referencia:

C. Fransson et al. “Emission lines due to ionizing radiation from a compact object in the remnant of Supernova 1987A«. Science (2024).