Explosiones de supernovas, que son y que vio el telescopio James Webb
Existen numerosos objetos astronómicos de una belleza espectacular. Por ello, cada vez que se construye un nuevo telescopio, volvemos a observarlos nuevamente. Es el caso de la Nebulosa del Cangrejo, remanente de una supernova reobservada recientemente con el telescopio James Webb.
El fenómeno de la explosión de una supernova se encuentra entre los fenómenos astronómicos más interesantes. Esto, para usar un concepto querido por la cultura cristiana, es de alguna manera alfa y omega, principio y fin. Si por un lado la supernova representa el fin de una estrella, por otro puede desencadenar el nacimiento de otras estrellas y enriquecer el medio interestelar con gas y polvo.
La supernova es el destino de las estrellas masivas
Todas las estrellas sufren importantes transformaciones durante su vida, pasando por diferentes fases evolutivas, cada una más o menos larga, que comienzan con el nacimiento y terminan con la muerte.
La velocidad con la que una estrella evoluciona a lo largo del tiempo depende esencialmente de su masa: cuanto mayor es la masa, más rápido pasa la estrella por las diferentes etapas evolutivas. Si estrellas como el Sol o más pequeñas tardan miles de millones de años en envejecer y morir, las estrellas muy masivas literalmente arden a través de etapas evolutivas, alcanzando la muerte en tiempos del orden de decenas de millones de años.
Las estrellas masivas (estamos hablando de estrellas con una masa al menos 8-10 veces mayor que la del Sol), no sólo tienen una vida corta sino que sufren una muerte violenta. De hecho, estos concluyen su evolución con una inmensa explosión, llamada explosión de supernova.
Un colapso repentino de las capas externas de la estrella hacia el núcleo provoca una producción de energía tan rápida e intensa que hace que la estrella explote.
Durante la explosión de una supernova, las capas exteriores de la estrella son expulsadas a velocidades supersónicas al espacio circundante; en cambio, las capas internas colapsan para formar una estrella de neutrones.
Tras la explosión de la supernova, lo que queda se llama "remanente de supernova”.
Las estrellas de neutrones que se forman tras la explosión de una supernova están compuestas únicamente de neutrones y la densidad por sí sola es tan alta que un solo centímetro cúbico (aproximadamente equivalente al tamaño de medio terrón de azúcar), pesa alrededor de 100 millones de toneladas.
La estrella de neutrones que se forma tras la explosión de la supernova gira extremadamente rápido y tiene un campo magnético muy intenso (entre los más intensos conocidos en el universo). Las estrellas de neutrones tienen emisiones de radio muy intensas a lo largo de conos estrechos que sobresalen de los polos (como se muestra en la figura anterior).
Por este motivo, inicialmente, antes de conocer su verdadera naturaleza, estas estrellas fueron llamadas púlsares, es decir, fuentes de radio pulsantes.
¿Por qué llamarlas supernovas?
La energía liberada durante la explosión produce tal luminosidad que la hace visible a distancias muy grandes. Con los telescopios podemos ver supernovas incluso en galaxias muy distantes. Pero no solo. En el pasado, la explosión de algunas supernovas producía tal luminosidad que era visible desde la Tierra a simple vista e incluso durante el día.
En la antigüedad, con motivo de la explosión de una supernova, sin saber realmente qué era, pero al ver aparecer de repente un nuevo punto brillante en el cielo, se pensaba que se trataba de una nueva estrella, o en latín una "estrella nova". que luego volvió a desaparecer a las pocas semanas. De ahí que a estos fenómenos se les diera el nombre latino de "novas".
El término supernova fue adoptado por analogía para indicar una explosión mucho más energética y luminosa. Sin embargo, las explosiones de nova son físicamente diferentes de las explosiones de supernova, aunque ambas se caracterizan por un aumento temporal del brillo.
Entre los restos de supernova más famosos y espectaculares se encuentra la Nebulosa del Cangrejo, observada recientemente por el Telescopio Espacial James Webb.
James Webb y la Nebulosa del Cangrejo
Corría el año 1054 cuando astrónomos chinos y, de forma independiente, astrónomos árabes vieron aparecer en el cielo un nuevo objeto brillante, precisamente lo que creían que era una "estrella nova”. Las crónicas de la época relatan que era tan brillante (tan brillante como la luna llena), que permaneció visible durante el día durante aproximadamente un mes, luego continuó siendo visible sólo de noche durante aproximadamente los dos años siguientes y finalmente desapareció de vista a simple vista.
Pero, lo que se observó en 1054 fue una explosión de supernova que había ocurrido unos 6.500 años antes. De hecho, el resplandor de la explosión había tardado unos 6.500 años en viajar por el espacio y luego llegar a la Tierra.
Con el paso de los siglos, el gas y el polvo expulsados durante la explosión continuaron viajando en el espacio a velocidades supersónicas de modo que el resto de la supernova, es decir, lo que hoy observamos y llamamos Nebulosa del Cangrejo, fue cambiando de forma paulatinamente en ambas dimensiones.
Hoy en día, este remanente de supernova tiene un tamaño de 6 años luz, lo que corresponde a aproximadamente 57 billones de kilómetros. Es decir, las capas más externas de lo que inicialmente fue la estrella (llamada estrella progenitora) se proyectaron en todas direcciones hasta unos 30 mil billones de kilómetros de la estrella de neutrones que se formó en su centro.
Han pasado poco más de veinte años desde que se observó la Nebulosa del Cangrejo a alta resolución espacial con telescopios. Veinte años es un tiempo demasiado corto para detectar cambios de forma y tamaño.
Lo que hacen los astrónomos es utilizar la información actualmente disponible para retroceder en el tiempo y derivar las propiedades de la estrella inicial, o progenitora de supernova, como se la llama.
Del Hubble a James Webb
La Nebulosa del Cangrejo ya había sido observada en longitudes de onda visibles por el Telescopio Espacial Hubble hace unos veinte años. Recientemente, el Telescopio Espacial James Webb lo volvió a observar en longitudes de onda infrarrojas.
Las dos imágenes comparadas en la figura superior muestran cómo la nebulosa tiene la misma estructura en las dos bandas espectrales diferentes. De hecho, 20 años es un tiempo muy corto para que la nebulosa se haya transformado. Sin embargo, la imagen de James Webb mostró por primera vez muy claramente la emisión de sincrotrón.
Se trata de radiación emitida por electrones que giran en espiral alrededor de las líneas del campo magnético a muy alta velocidad. La detección de esta emisión permitió descubrir por primera vez cómo toda la nebulosa está impregnada del campo magnético generado por la estrella de neutrones.
Al igual que otras imágenes obtenidas con el telescopio espacial James Webb, las observaciones se realizaron con 6 filtros diferentes y luego se combinaron con una elección adecuada de colores para resaltar mejor aquellos detalles de interés para los astrónomos.
En la imagen de portada, las observaciones de James Webb revelan la presencia de azufre ionizado trazado en rojo anaranjado, hierro ionizado en azul, polvo en amarillo verdoso, mientras que la emisión de sincrotrón que mapea el campo magnético en blanco.