El telescopio espacial James Webb (JWST) de NASA/ESA/CSA ha encontrado la mejor evidencia hasta el momento de la emisión de una estrella de neutrones en el corazón de una supernova registrada en 1987, detectable incluso a simple vista.
La supernova, conocida como SN 1987A, se produjo a 160.000 años luz de la Tierra, en la Gran Nube de Magallanes. SN 1987A fue una supernova de tipo II que se observó en la Tierra en 1987, la primera supernova visible a simple vista desde 1604, antes de la llegada de los telescopios. De este modo, ha ofrecido a la comunidad astronómica una oportunidad única de estudiar la evolución de una supernova y lo que queda detrás, desde el principio. SN 1987A fue una supernova con colapso del núcleo, lo que significa que se espera que los restos compactados en su núcleo hayan formado una estrella de neutrones o un agujero negro. Durante mucho tiempo se han buscado pruebas de la presencia de un objeto tan compacto, y aunque anteriormente se han encontrado pruebas indirectas de la presencia de una estrella de neutrones, esta es la primera vez que se detectan los efectos de la emisión de alta energía de la joven estrella de neutrones.
Las supernovas, la explosiva agonía final de algunas estrellas masivas, estallan en cuestión de horas y el brillo de la explosión alcanza su punto máximo en unos pocos meses. Los restos de la estrella en explosión seguirán evolucionando a un ritmo rápido durante las próximas décadas. Por lo tanto, las supernovas ofrecen una oportunidad muy rara para que los astrónomos estudien un proceso astronómico clave en tiempo real. La supernova SN 1987A se observó por primera vez en la Tierra en febrero de 1987 y su brillo alcanzó su punto máximo en mayo de ese año (aunque su distancia de la Tierra significa que el evento de supernova en realidad tuvo lugar unos 160.000 años antes). Fue la primera supernova que pudo verse a simple vista desde que se observó la supernova de Kepler en 1604.
Aproximadamente dos horas antes de la observación visible de SN 1987A, tres observatorios de todo el mundo observaron una explosión de neutrinos que duró sólo unos segundos . Poco después se observó la luz visible de SN 1987A. Las dos observaciones diferentes se vincularon al mismo evento de supernova y proporcionaron evidencia importante para informar la teoría de cómo se producen las supernovas de colapso del núcleo. Esta teoría incluía la suposición de que este tipo de supernova formaría una estrella de neutrones o un agujero negro. Desde entonces, los astrónomos han buscado pruebas de la existencia de uno u otro de estos objetos compactos en el centro del material remanente en expansión. En los últimos años se han encontrado pruebas indirectas de la presencia de una estrella de neutrones en el centro del remanente, y las observaciones de remanentes de supernova mucho más antiguos, como la Nebulosa del Cangrejo, confirman que se encuentran estrellas de neutrones en muchos remanentes de supernova. Sin embargo, hasta ahora no se había observado evidencia directa de una estrella de neutrones después de SN 1987A (o cualquier otra explosión de supernova reciente).
Claes Fransson, de la Universidad de Estocolmo y autor principal de este estudio, explica en un comunicado: "A partir de los modelos teóricos de SN 1987A, la explosión de neutrinos de 10 segundos observada justo antes de la supernova implicaba que en la explosión se formó una estrella de neutrones o un agujero negro. Pero no hemos observado ninguna firma convincente de un objeto recién nacido de ninguna explosión de supernova. Con JWST, ahora hemos encontrado evidencia directa de la emisión provocada por el objeto compacto recién nacido, muy probablemente una estrella de neutrones". Los hallazgos se publican en Science.
Webb comenzó las observaciones científicas en julio de 2022, y las observaciones de Webb detrás de este trabajo se realizaron el 16 de julio, lo que convirtió al remanente de SN 1987A en uno de los primeros objetos observados por Webb. El equipo utilizó el modo Espectrógrafo de resolución media (MRS) del instrumento MIRI de Webb, que los miembros del mismo equipo ayudaron a desarrollar. El MRS es un tipo de instrumento conocido como Unidad de Campo Integral (IFU). Las IFU son instrumentos fascinantes que pueden tomar imágenes de un objeto y tomar un espectro del mismo al mismo tiempo. Una IFU forma un espectro en cada píxel, lo que permite a los observadores ver diferencias espectroscópicas en todo el objeto. El análisis del desplazamiento Doppler de cada espectro también permite evaluar la velocidad en cada posición. El análisis espectral de los resultados mostró una fuerte señal debida al argón ionizado del centro del material expulsado que rodea el sitio original de SN 1987A. En observaciones posteriores utilizando el otro IFU, NIRSpec (espectrógrafo de infrarrojo cercano) en longitudes de onda más cortas, el equipo encontró especies químicas aún más ionizadas, particularmente argón cinco veces ionizado (es decir, átomos de argón que han perdido cinco de sus 18 electrones). Estos iones requieren fotones de alta energía para formarse, y esos fotones tienen que venir de alguna parte. "Para crear estos iones que observamos en las eyecciones, estaba claro que tenía que haber una fuente de radiación de alta energía en el centro del remanente de SN 1987A", dijo Fransson. "En el artículo discutimos diferentes posibilidades, encontrando que sólo unos pocos escenarios son probables, y todos ellos involucran una estrella de neutrones recién nacida".
