El Instituto SETI anunció los últimos resultados del remanente de supernova, Cassiopeia A (Cas A), del Telescopio Espacial James Webb (JWST). Estas observaciones de la supernova de colapso del núcleo más joven de 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 resultados del estudio cambian nuestra comprensión de la formación de polvo en el universo temprano en las galaxias descubiertas por JWST 300 millones de años después del Big Bang. Los investigadores consideran que las supernovas, como las que forman Cas A, son las principales fuentes de polvo observadas en galaxias distantes y de alto corrimiento al rojo. Estos nuevos conocimientos desafían las creencias de que el polvo se origina principalmente en 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 en las imágenes y espectroscopia JWST NIR, que muestran unas pocas decenas de patrones sinusoidales de órbitas primarias de CO”, dijo el Dr. Geoghi Rowe, científico investigador del Instituto SETI que dirigió esta investigación. . “Los ejemplares parecen producidos artificialmente”.
Los hallazgos clave incluyen:
- 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 volviendo a formar después del choque inverso. Estos datos son importantes para comprender cómo se forma el enfriamiento y el polvo después de la explosión de una supernova. Las imágenes muestran que las moléculas de CO están alineadas detrás del choque y pueden haber protegido el polvo en la eyección.
- Espectroscopia detallada: los espectros NIRSpec-IFU de dos regiones clave en Cas A muestran diferencias en los modos de composición elemental. Ambas regiones tienen fuertes señales de gas CO y muestran varios elementos ionizados como argón, silicio, calcio y magnesio. Las líneas primarias de CO son unas pocas decenas de patrones sinusoidales de líneas vibratorias primarias de CO, que son como un continuo debido al rápido movimiento de las moléculas de CO.
- Información sobre la amperatura: las investigaciones muestran 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 las 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 caliente (4800 K), que conduce a la formación y reformación de CO al mismo tiempo. Se ha observado por primera vez CO procedente de superficies de rotación tan elevadas en Cas A con la nueva espectroscopia JWST.
- Las supernovas como Cas A, situada a 11.000 años luz de distancia, son explosiones que se producen al final de la vida de una estrella supermasiva hace unos 350 años. En lo que se llama supernova de colapso del núcleo, el interior de la estrella colapsa hacia adentro debido a la gravedad cuando se agota el combustible nuclear que alimenta la estrella. Esta catastrófica recuperación hace volar la capa exterior de la estrella al espacio en una explosión que puede dejar atrás a toda la galaxia.
“Ver CO tan caliente en los restos de una supernova joven es realmente notable e indica que la formación de CO todavía está ocurriendo miles de años después de la explosión”, dijo Chris Eschel, profesor asistente de Virginia Tech. “La combinación de conjuntos de datos tan impresionantes con las primeras observaciones de supernovas del JWST nos permitirá comprender las moléculas y las vías de formación de polvo de una manera que antes no era posible”.
Imágenes innovadoras y espectroscopia
Las observaciones utilizaron la espectroscopia de unidades de campo integrales (IFU) del espectrógrafo detallado de infrarrojo cercano (NIRSpec) con el instrumento de cámara de infrarrojo cercano (NIRCam) y el instrumento de infrarrojo medio (MIRI) de JWST. El equipo observó estructuras complejas de radiación de sincrotrón (luz emitida cuando partículas cargadas, como electrones, se aceleran en campos magnéticos fuertes), eyecciones ricas en argón y monóxido de carbono (CO) dentro de las moléculas de Cas A. Las imágenes lo muestran. Patrones muy detallados e intrincados de conchas, agujeros y filamentos, que resaltan cuán poderoso es JWST.
Seong Hyun Park, estudiante de posgrado de la Universidad Nacional de Seúl en Corea del Sur, trabajó con Rho para modelar las propiedades del CO.
Las nuevas observaciones destacan los complejos y competitivos procesos de formación y destrucción molecular de los restos de supernovas. Aunque no son directamente responsables de la formación de polvo, las moléculas de CO son indicadores importantes del enfriamiento y de los procesos químicos que, en última instancia, conducen a la condensación del polvo.
Aunque este estudio ofrece nuevos conocimientos, continúa el debate sobre hasta qué punto las supernovas contribuyen a la formación de polvo en el universo primitivo. Los investigadores seguirán buscando estos fenómenos en futuras observaciones e investigaciones para desentrañar los misterios del polvo cósmico y la formación molecular.
Los resultados se publicaron esta semana. Cartas de diarios astrofísicos..
Una imagen JWST de tres colores de emisión de sincrotrón, CO y Ar se presenta como imagen de portada en NOVA:
