¿Qué tan calientes están los átomos en la onda de choque de una estrella en explosión?
Un nuevo estudio de la supernova cercana SN1987A responde a un debate de larga data.
Un nuevo método para medir las temperaturas de los átomos durante la muerte explosiva de las estrellas ayudará a los científicos a comprender las ondas de choque producidas por las explosiones de supernovas. El estudio realizado por un equipo internacional de investigadores, incluidos científicos de Penn State, combinó observaciones de restos de supernovas cercanas (estructuras que quedaron después de la explosión de estrellas) con simulaciones de materia calentada para medir los átomos de gas que rodean a las estrellas frías.
El equipo de investigación utilizó el Observatorio de rayos X Chandra de la NASA para analizar observaciones a largo plazo del remanente de supernova cercano SN1987A y estableció un modelo para describir la supernova. El equipo confirmó que las temperaturas incluso de los átomos más pesados, que aún no han sido estudiados, están relacionadas con sus pesos atómicos, respondiendo a una pregunta de larga data sobre las ondas de choque y proporcionando información importante sobre sus procesos físicos. Un artículo que describe este resultado se publicó en Nature Astronomy 2019 el 1 de octubre de 265438.
"Las explosiones de supernovas y sus fragmentos nos proporcionan un laboratorio cósmico que nos permite explorar la física en condiciones extremas que no se pueden replicar en la Tierra", afirmó el profesor de astronomía y astrofísica de Penn State y autor del artículo. uno de ellos, David Bruns. "Los telescopios e instrumentos astronómicos modernos, tanto en tierra como en el espacio, nos permiten realizar estudios detallados de los restos de supernovas en la Vía Láctea y las galaxias cercanas. Utilizamos el Observatorio de rayos X Chandra de la NASA para estudiar las supernovas Relic SN1987A para observaciones de rutina. El Observatorio de rayos X Chandra es el mejor telescopio de rayos X del mundo Poco después del lanzamiento del telescopio Chandra en 1999, utilizamos simulaciones para responder preguntas de larga data sobre las ondas de choque.
La muerte explosiva de un. Una estrella masiva como SN1987A empuja material hacia afuera a hasta una décima parte de la velocidad de la luz, empujando ondas de choque hacia el gas interestelar circundante. Los investigadores están particularmente interesados en los frentes de choque, conocidos como explosiones supersónicas y explosiones. El gas en movimiento alrededor de la estrella calienta este gas frío y de movimiento lento a millones de grados, lo suficientemente caliente como para que el gas emita rayos X que pueden detectarse desde la Tierra.
El cambio es similar al que se observa en la Tierra. el fregadero de la cocina, dijo Bruns. Cuando el agua a alta velocidad llega al canal, fluye hacia afuera suavemente hasta que de repente se eleva y se vuelve turbulenta. "Los frentes de choque se estudian ampliamente en la atmósfera terrestre y ocurren en una región muy estrecha. Pero en el espacio, la transformación de la onda de choque es gradual y puede no afectar a todos los átomos elementales de la misma manera.
Un equipo de investigación dirigido por Marco Miceli y Salvatore Orlando de la Universidad de Palermo en Italia midió las temperaturas de diferentes elementos detrás del frente de choque, lo que mejorará la comprensión de la física del proceso de choque. . Se espera que estas temperaturas sean proporcionales al peso atómico del elemento, pero son difíciles de medir con precisión. Estudios anteriores han arrojado resultados contradictorios sobre esta relación y no han incluido elementos pesados con pesos atómicos elevados. El equipo recurrió a la supernova SN1987A para resolver este problema.
La supernova SN1987A está situada en la cercana Gran Nube de Magallanes. Es la primera supernova visible a simple vista desde el descubrimiento de la supernova de Kepler en 1604. También fue el primer objeto celeste estudiado en detalle utilizando instrumentos astronómicos modernos. El 23 de febrero de 1987 la luz de su explosión llegó a la Tierra por primera vez. Desde entonces, se ha observado luz en diversas longitudes de onda, desde ondas de radio hasta rayos X y ondas gamma. El equipo utilizó estas observaciones para construir un modelo que describe las supernovas. "Ahora podemos medir con precisión las temperaturas de elementos pesados como el silicio y el hierro, y hemos demostrado que siguen una relación en la que la temperatura de cada elemento es directamente proporcional al peso atómico de ese elemento", dijo Bruns. El resultado resuelve un problema importante en la comprensión de las ondas de choque astrofísicas y mejora nuestra comprensión del proceso de las ondas de choque."