El Telescopio Espacial Webb descubre el ‘monstruo verde’ oculto en una impresionante vista de alta resolución de la estrella en explosión

Características misteriosas se esconden en la luz infrarroja cercana

Los objetos en el espacio revelan diferentes aspectos de su composición y comportamiento en diferentes longitudes de onda de luz. El remanente de supernova Cassiopeia (Cas A) es uno de los objetos mejor estudiados del mundo vía Láctea en todo el espectro de longitudes de onda. Sin embargo, todavía había secretos escondidos dentro de los restos destrozados de la estrella.

Latest Tools se abre con una de las herramientas más nuevas del Researcher Toolkit, NASA‘s Telescopio espacial James WebbLa última mirada de Webb a la luz infrarroja cercana ha sorprendido a los investigadores.

Una nueva imagen de alta resolución de la NIRCam (cámara de infrarrojo cercano) del Telescopio Espacial James Webb de la NASA revela detalles intrincados del remanente de supernova Cassiopeia A (Cas A), mostrando la capa de material en expansión que choca con el gas producido por la estrella antes de explotar. . . . Crédito de la imagen: NASA, ESA, CSA, STScI, Dani Milisavljevic (Universidad Purdue), Ilse De Luzzi (UGent), T. Timim (Universidad de Princeton)

Webb sorprende a la NASA con una nueva mirada en alta definición a la estrella en explosión

Como un adorno redondo y brillante listo para ser colocado en el lugar perfecto del árbol navideño, el remanente de la supernova Cassiopeia A (Cas A) brilla en una nueva imagen del Telescopio Espacial James Webb de la NASA.

como parte de Vacaciones 2023 en la Casa Blanca, la Primera Dama de los Estados Unidos, la Dra. Jill Biden, lanzó el primer Calendario de Adviento de la Casa Blanca. Para mostrar la «magia, la maravilla y la alegría» de la temporada navideña, el Dr. Biden y la NASA están celebrando con esta nueva imagen de Webb.

Si bien todo es brillante, esta escena no es la proverbial noche silenciosa. La Webb NIRCam (cámara de infrarrojo cercano) de Cas A muestra este estallido estelar a una resolución que antes era inalcanzable en estas longitudes de onda. Esta vista de alta resolución revela detalles intrincados de la capa de material en expansión que choca con el gas liberado por la estrella antes de explotar.

Cas A es uno de los restos de supernova mejor estudiados de todo el universo. A lo largo de los años, los observatorios terrestres y espaciales, incluida la NASA Observatorio de rayos X Chandra, telescopio espacial Hubbley jubilado Telescopio espacial Spitzer Recopilaron una imagen de múltiples longitudes de onda de los restos del cuerpo.

Sin embargo, los astrónomos han entrado ahora en una nueva era en el estudio de Cas A. En abril de 2023 se descubrió el instrumento MIRI (Instrumento de infrarrojo medio) de Webb. Este capitulo ha comenzado, revelando características nuevas e inesperadas dentro de la capa interna del remanente de supernova. Muchas de estas características no son visibles en la nueva imagen de NIRCam y los astrónomos están investigando por qué.

Esta imagen resalta varias características interesantes del remanente de supernova Cassiopeia A como se ve usando la NIRCam (cámara infrarroja cercana) de Webb:
1. La notable resolución de NIRCam es capaz de detectar pequeños nodos de gas, compuestos de azufre, oxígeno, argón y neón, de la propia estrella. Algunos filamentos de escombros son demasiado pequeños para ser resueltos incluso por Webb, lo que significa que tienen un diámetro comparable o inferior a 10 mil millones de millas (unas 100 unidades astronómicas). Los investigadores dicen que esto representa cómo la estrella se hizo añicos como cristal cuando explotó.
2. Los agujeros circulares visibles en la imagen MIRI dentro del Monstruo Verde, un anillo de luz verde en la cavidad interna de Cas A, están débilmente delineados por una emisión blanca y violeta en la imagen NIRCam; esto representa gas ionizado. Los investigadores creen que esto se debe a que los restos de supernova se precipitan a través del gas y forman el gas que dejó la estrella antes de explotar.
3. Este es uno de los pocos ecos de luz visibles en la imagen NIRCam de Cas A. El eco de luz se produce cuando la luz de la explosión de la estrella alcanza y calienta el polvo distante, que brilla a medida que se enfría.
4. NIRCam capturó un eco de luz particularmente grande y complejo, al que los investigadores llamaron Baby Cas A. En realidad, se encuentra a unos 170 años luz detrás del remanente de supernova.
Crédito de la imagen: NASA, ESA, CSA, STScI, Dani Milisavljevic (Universidad Purdue), Ilse De Luzzi (UGent), T. Timim (Universidad de Princeton)

«Como fragmentos de vidrio»

La luz infrarroja es invisible para nuestros ojos, por lo que los procesadores de imágenes y los científicos traducen estas longitudes de onda de luz en colores visibles. En esta imagen más nueva de Cas A, los colores se asignan a diferentes filtros NIRCam, y cada uno de estos colores indica una actividad diferente que ocurre dentro del objeto.

A primera vista, la imagen NIRCam puede parecer menos colorida que la imagen MIRI. Sin embargo, esto se debe simplemente a las longitudes de onda a las que el material del objeto emite su luz.

Este vídeo recorre la imagen NIRCam (cámara de infrarrojo cercano) de Webb del remanente de supernova Cassiopeia A (Cas A). La alta resolución de NIRCam detecta pequeños nodos de gas que quedan de la explosión de la estrella, así como ecos de luz esparcidos por el campo de visión.

Los colores más visibles en la nueva imagen de Webb son los grupos de color naranja brillante y rosa claro que forman la corteza interna del remanente de supernova. La aguda visión de Webb puede detectar los más pequeños nudos de gas, compuestos de azufre, oxígeno, argón y neón, de la propia estrella. En este gas hay una mezcla de polvo y partículas, que eventualmente se convertirán en componentes de nuevas estrellas y sistemas planetarios. Algunos de los filamentos de escombros son tan pequeños que ni siquiera Loeb puede resolverlos, lo que significa que tienen un diámetro comparable o inferior a 10 mil millones de millas (unas 100 unidades astronómicas). En comparación, la totalidad de Cas A se extiende por 10 años luz, o 60 billones de millas.

«Gracias a la resolución de NIRCam, ahora podemos ver cómo la estrella moribunda se hizo añicos por completo al explotar, dejando filamentos que se asemejan a pequeños fragmentos de vidrio», dijo Dani Milisavljevic de la Universidad Purdue, quien dirige el equipo de investigación. «Es realmente increíble que después de todos estos años de estudiar Cas A ahora podamos resolver estos detalles, que nos brindan una visión transformadora de cómo explotó esta estrella».

Esta imagen proporciona una comparación lado a lado del remanente de supernova Cassiopeia A (Cas A) capturado por las cámaras NIRCam (cámara de infrarrojo cercano) y MIRI (instrumento de infrarrojo medio) del Telescopio Espacial James Webb de la NASA.
A primera vista, la imagen NIRCam de Webb parece menos colorida que la imagen MIRI en general, pero esto se debe únicamente a las longitudes de onda a las que el material del objeto emite su luz. La imagen NIRCam parece ligeramente más nítida que la imagen MIRI debido a su mayor resolución.
Los bordes de la capa interior principal, que aparecían de color naranja oscuro y rojo en la imagen MIRI, parecen humo de una fogata en la imagen NIRCam. Esto se refiere al lugar donde la onda de explosión de la supernova choca con el material que rodea la estrella. El polvo del material que rodea la estrella es demasiado frío para detectarlo directamente en longitudes de onda del infrarrojo cercano, pero brilla en el infrarrojo medio.
También faltaba en la imagen del infrarrojo cercano el anillo de luz verde en la cavidad central de Cas A que brillaba en el infrarrojo medio, al que el equipo de investigación llamó el Monstruo Verde. Sin embargo, los agujeros circulares visibles en la imagen MIRI dentro del Monstruo Verde están débilmente delineados por la emisión blanca y violeta en la imagen NIRCam.
Crédito de la imagen: NASA, ESA, CSA, STScI, Dani Milisavljevic (Universidad Purdue), Ilse De Luzzi (UGent), T. Timim (Universidad de Princeton)

El monstruo verde escondido

Al comparar la nueva vista de Cas A en el infrarrojo cercano de Webb con la vista en el infrarrojo medio, su cavidad interna y su capa exterior son extrañamente incoloras.

Los bordes de la capa interior principal, que aparecían en naranja intenso y rojo en la imagen MIRI, ahora parecen humo de una fogata. Esto se refiere al lugar donde la onda de explosión de la supernova choca con el material que rodea la estrella. El polvo del material que rodea la estrella es demasiado frío para detectarlo directamente en longitudes de onda del infrarrojo cercano, pero brilla en el infrarrojo medio.

Los investigadores dicen que el color blanco es la luz de la radiación sincrotrón, que se emite en todo el espectro electromagnético, incluido el infrarrojo cercano. Son generados por partículas cargadas que viajan a velocidades extremadamente altas y se envuelven alrededor de líneas de campo magnético. La radiación de sincrotrón también es visible en las capas en forma de burbujas en la mitad inferior de la cavidad interior.

Este vídeo en primer plano muestra la posición relativa del remanente de supernova Cassiopeia A (Cas A) en el cielo. Comienza con una imagen terrestre tomada por el fallecido astrofotógrafo Akira Fujii. A medida que se acerca a partes más pequeñas del cielo, se desvanece en una imagen del Digital Sky Survey. Termina con un fundido cruzado en una imagen Cas A de la NIRCam (cámara de infrarrojo cercano) del telescopio espacial James Webb de la NASA, con trazos adicionales de la cámara de la NASA. telescopio espacial Hubble imagen.

También faltaba en la imagen del infrarrojo cercano el anillo de luz verde en la cavidad central de Cas A que brillaba en el infrarrojo medio, al que el equipo de investigación llamó el Monstruo Verde. Los investigadores describieron esta característica como «difícil de entender» al observarlos por primera vez.

Si bien el color verde del monstruo verde no es visible en NIRCam, lo que queda de luz infrarroja cercana en esa región podría proporcionar información sobre esta misteriosa característica. Los agujeros circulares visibles en la imagen MIRI están débilmente delineados por una emisión blanca y violeta en la imagen NIRCam; esto representa gas ionizado. Los investigadores creen que esto se debe a que los restos de supernova se precipitan a través del gas y forman el gas que dejó la estrella antes de explotar.

Esta imagen del remanente de supernova Cassiopeia, capturada por la NIRCam (cámara de infrarrojo cercano) de Webb, muestra las flechas de la brújula, la barra de escala y la clave de color como referencia.
Las flechas de la brújula norte y este muestran la dirección de la imagen en el cielo.
La barra de escala está expresada en años luz, que es la distancia que recorre la luz en un año terrestre. (La luz tarda 3 años en recorrer una distancia igual a la longitud de la barra de escala). Un año luz equivale aproximadamente a 5,88 billones de millas o 9,46 billones de kilómetros.
Esta imagen muestra longitudes de onda invisibles de luz infrarroja cercana traducidas a los colores de la luz visible. La clave de color muestra qué filtros NIRCam se utilizaron al recoger la luz. El color del nombre de cada filtro es el color de la luz visible utilizada para representar la luz infrarroja que pasa a través de ese filtro.
Crédito de la imagen: NASA, ESA, CSA, STScI, Dani Milisavljevic (Universidad Purdue), Ilse De Luzzi (UGent), T. Timim (Universidad de Princeton)

bebé cass a

Los investigadores también quedaron sorprendidos por una característica notable en la esquina inferior derecha del campo de visión de NIRCam. A esa gran mancha rayada la llaman Baby Cas A, porque parece descendiente de una supernova importante.

Se trata de un eco luminoso, donde la luz de la explosión de la estrella llegó hace mucho tiempo, calentando el polvo distante, que brilla a medida que se enfría. La complejidad del patrón de polvo y la aparente cercanía de Baby Cas A con el propio Cas A interesan especialmente a los investigadores. De hecho, Baby Cas A se encuentra a unos 170 años luz más allá del remanente de supernova.

También hay muchos ecos de luz más pequeños esparcidos por la nueva imagen de Webb.

El remanente de supernova Cas A se encuentra a 11.000 años luz de distancia, en la constelación de Casiopea. Desde nuestra perspectiva, se estima que explotó hace unos 340 años.

El Telescopio Espacial James Webb es el observatorio científico espacial más importante del mundo. Webb resuelve los misterios de nuestro sistema solar, mira más allá de los mundos distantes alrededor de otras estrellas y explora las misteriosas estructuras y orígenes de nuestro universo y nuestro lugar en él. WEB es un programa internacional liderado por la NASA con su socio la Agencia Espacial Europea (ESA).Agencia Espacial Europea) y la Agencia Espacial Canadiense.