Créditos: NASA, ESA, CSA, STScI, J. Jencson (Caltech/IPAC)
Érase una vez, el núcleo de una estrella masiva colapsó, creando una onda de choque que explotó hacia afuera, destrozando la estrella a su paso. Cuando la onda de choque alcanzó la superficie de la estrella, la atravesó generando un breve e intenso pulso de rayos X y luz ultravioleta que viajó hacia el espacio circundante. Unos 350 años después, ese pulso de luz alcanzó el material interestelar, iluminándolo, calentándolo y provocando que brille en luz infrarroja.
El telescopio espacial James Webb de la NASA ha observado ese brillo infrarrojo, revelando finos detalles que se asemejan a los nudos y espirales de las vetas de la madera. Estas observaciones están permitiendo a los astrónomos mapear la verdadera estructura 3D de este polvo y gas interestelar (conocido como medio interestelar) por primera vez.
«Quedamos bastante sorprendidos al ver este nivel de detalle», dijo Jacob Jencson de Caltech/IPAC en Pasadena, investigador principal del»https://www.stsci.edu/jwst/science-execution/program-information?id=5451″ objetivo=»_blank» rel=»noreferrer noopener»>programa de ciencias.
«Vemos capas como una cebolla», añadió Josh Peek del Instituto Científico del Telescopio Espacial en Baltimore, miembro del equipo científico. “Creemos que todas las regiones densas y polvorientas que vemos, y la mayoría de las que no vemos, se ven así por dentro. Simplemente nunca antes habíamos podido mirar dentro de ellos”.
El equipo presentará sus hallazgos en una conferencia de prensa en el 245th reunión de la Sociedad Astronómica Estadounidense en Washington.
“Incluso cuando una estrella muere, su luz perdura y resuena en todo el cosmos. Han sido tres años extraordinarios desde que lanzamos el Telescopio Espacial James Webb de la NASA. Cada imagen, cada descubrimiento, muestra un retrato no sólo de la majestuosidad del universo sino también del poder del equipo de la NASA y la promesa de asociaciones internacionales. Esta innovadora misión, la colaboración científica espacial internacional más grande de la NASA, es un verdadero testimonio del ingenio, el trabajo en equipo y la búsqueda de la excelencia de la NASA”, dijo el administrador de la NASA, Bill Nelson. “Qué privilegio ha sido supervisar este esfuerzo monumental, formado por la dedicación incansable de miles de científicos e ingenieros de todo el mundo. Esta última imagen captura maravillosamente el legado duradero de Webb: un ojo de cerradura hacia el pasado y una misión que inspirará a las generaciones venideras”.
Imagen A: Ecos de luz cerca de Casiopea A (NIRCam)
Vídeo A: Ecos de luz cerca de Casiopea A (NIRCam)
Realizar una tomografía computarizada
Las imágenes de la NIRCam (cámara de infrarrojo cercano) de Webb resaltan un fenómeno conocido como eco de luz. Se crea un eco de luz cuando una estrella explota o entra en erupción, lanzando luz hacia los grupos de polvo circundantes y haciendo que brillen en un patrón en constante expansión. La luz hace eco en longitudes de onda visibles (como las que se ven alrededor de la estrella).»https://science.nasa.gov/missions/hubble/flash-from-star-v838-monocerotis-echoes-through-space/»>V838 Monocerotis) se deben a la luz reflejada en el material interestelar. Por el contrario, los ecos de luz en longitudes de onda infrarrojas se producen cuando el polvo se calienta mediante radiación energética y luego brilla.
Los investigadores apuntaron a un eco de luz que había»https://www.spitzer.caltech.edu/image/ssc2008-09a1-light-echoes-in-supernova-remnant-cassiopeia-a» objetivo=»_blank» rel=»noreferrer noopener»> previamente observado por el ya retirado Telescopio Espacial Spitzer de la NASA. Es uno de las docenas de ecos de luz que se ven cerca del remanente de supernova Casiopea A, los restos de la estrella que explotó. El eco de luz proviene de material no relacionado que se encuentra detrás de Casiopea A, no del material que fue expulsado cuando la estrella explotó.
Las características más obvias en las imágenes de Webb son las hojas apretadas. Estos filamentos muestran estructuras a escalas notablemente pequeñas, de unas 400 unidades astronómicas, o menos de una centésima de año luz. (Una unidad astronómica, o AU, es la distancia promedio entre la Tierra y el Sol. La órbita de Neptuno tiene 60 AU de diámetro).
«No sabíamos que el medio interestelar tenía estructuras a tan pequeña escala, y mucho menos que tenía forma de lámina», dijo Peek.
Estas estructuras en forma de láminas pueden verse influenciadas por campos magnéticos interestelares. Las imágenes también muestran regiones densas y fuertemente enrolladas que se asemejan a nudos en la veta de la madera. Estos pueden representar “islas” magnéticas incrustadas dentro de los campos magnéticos más aerodinámicos que impregnan el medio interestelar.
«Este es el equivalente astronómico de una tomografía computarizada médica», explicó Armin Rest del Instituto Científico del Telescopio Espacial, miembro del equipo científico. “Tenemos tres cortes tomados en tres momentos diferentes, lo que nos permitirá estudiar la verdadera estructura 3D. Cambiará por completo la forma en que estudiamos el medio interestelar”.
Imagen B: Cassiopeia A (Spitzer con inserciones de Webb)
Trabajo futuro
El programa científico del equipo también incluye observaciones espectroscópicas utilizando el MIRI (Instrumento de infrarrojo medio) de Webb. Planean apuntar al eco de luz varias veces, con semanas o meses de diferencia, para observar cómo evoluciona a medida que pasa el eco de luz.
«Podemos observar la misma mancha de polvo antes, durante y después de que sea iluminada por el eco e intentar buscar cualquier cambio en las composiciones o estados de las moléculas, incluso si algunas moléculas o incluso los granos de polvo más pequeños se destruyen». dijo Jencson.
Los ecos de luz infrarroja también son extremadamente raros, ya que requieren un tipo específico de explosión de supernova con un breve pulso de radiación energética. La próxima NASA»https://roman.gsfc.nasa.gov/» objetivo=»_blank» rel=»noreferrer noopener»>Telescopio Espacial Romano Nancy Grace llevará a cabo un estudio del plano galáctico que puede encontrar evidencia de ecos de luz infrarroja adicionales para que Webb los estudie en detalle.
El Telescopio Espacial James Webb es el principal observatorio científico espacial del mundo. Webb está resolviendo misterios en nuestro sistema solar, mirando más allá, hacia mundos distantes alrededor de otras estrellas, y explorando las misteriosas estructuras y orígenes de nuestro universo y nuestro lugar en él. Webb es un programa internacional liderado por la NASA con sus socios, la ESA (Agencia Espacial Europea) y la CSA (Agencia Espacial Canadiense).
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