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Los antiguos vieron una kilonova iluminando el cielo

Los antiguos vieron una kilonova iluminando el cielo

¿Qué sucede cuando se encuentran estrellas enanas blancas envejecidas? En 1181, los observadores del Japón feudal pudieron ver las kilonovas superpoderosas generadas por tal fusión. Sus registros muestran que una rara “estrella invitada” se iluminó y luego se atenuó. Los astrónomos tardaron hasta 2021 en encontrar el lugar en el cielo donde sucedió.

“Hay muchos relatos de esta estrella invitada temporal en registros históricos de Japón, China y Corea. En su punto máximo, el brillo de la estrella era comparable al del planeta Saturno. Permaneció visible a simple vista durante aproximadamente 180 días, hasta que se desvaneció gradualmente. “Los restos de la explosión de la supernova de 1181 son muy oscuros ahora, por lo que son oscuros y difíciles de encontrar”, dijo Takatoshi Ko, estudiante de doctorado del Departamento de Astronomía de la Universidad de Tokio. Kuo dirigió un equipo que analizó observaciones y realizó modelos informáticos de la reubicación de esta antigua catástrofe estelar.

El lugar de la explosión de la kilonova sigue activo unos 1.800 años después. Los astrónomos ahora ven una enana blanca incrustada en una nebulosa en Casiopea. La estrella parece haber comenzado a soplar vientos de alta velocidad desde su superficie en las últimas décadas.

Anatomía de una enana blanca kilonova.

La “estrella invitada” original se llama SN 1181 y está rodeada por restos (SNR 1181) de la explosión. Se formó cuando chocaron dos enanas blancas muy densas del tamaño de la Tierra. El resultado fue un tipo extremadamente raro de explosión de supernova, llamado tipo 1ax. La explosión arrasó anillos de material de ambas estrellas. En el centro de fusión permaneció una enana blanca extremadamente brillante, extremadamente caliente y que gira rápidamente llamada WD J00531. Está rodeada por una nebulosa infrarroja llamada IRAS 00500+6713.

La colisión de dos estrellas enanas blancas. Concepción artística de dos estrellas enanas blancas fusionándose y formando una supernova de tipo 1A. Las supernovas de tipo IA son similares a las supernovas de tipo IX en que ocurren cuando dos estrellas enanas blancas chocan. Sin embargo, es mucho más brillante y la explosión destruye por completo ambas estrellas. Las supernovas de tipo IX, como la Supernova 1181, donde queda una enana blanca después de una kilonova, son aún más raras. © ESO/ L. Calçada

Cuando las enanas blancas se fusionan, los astrónomos esperan que ambas exploten y desaparezcan. En cambio, esta fusión resultó en una nueva enana blanca. Se mueve rápidamente y emite poderosos vientos estelares a velocidades de 15.000 kilómetros por segundo. También experimenta una alta tasa de pérdida de masa debido a estos vientos.

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Normalmente, las explosiones de kilonova ocurren cuando dos estrellas de neutrones o una estrella de neutrones y un agujero negro chocan. Entonces, una explosión entre las enanas blancas dice mucho sobre sus antepasados. Debido a estas propiedades, los astrónomos creen que esta estrella es una enana blanca “super” o “cerca del límite de Chandrasekhar”. Para obtener este tipo de cadáver estelar exótico, las enanas blancas tuvieron que sufrir una doble descomposición. En otras palabras, está en el límite de Chandrasekar o por encima de él. Esta es la masa por encima de la cual la presión de desintegración de electrones en el núcleo de la estrella no es suficiente para equilibrar su propia gravedad. En este caso, cuando estas dos extrañas enanas blancas se unieron, crearon una versión más nueva y extraña.

Anillos alrededor de una enana blanca

La supernova 1191 se encuentra a 10.100 años luz de la Tierra, por lo que no está lo suficientemente cerca como para afectarnos. Sin embargo, las kilonovas pueden ser muy desastrosas. Los expertos estiman que si se encuentra a una docena de años luz aproximadamente de una de estas novas, podría afectar la vida cuando los rayos gamma y otras radiaciones colisionen con el planeta.

Los restos de una kilonova son bastante extraños. Tiene dos zonas de choque además de esos vientos súper rápidos. La región exterior es brillante en rayos X y es la interfaz entre el material emitido por la fusión y el material en el espacio interestelar. La zona interior es de creación más reciente. Parece que empezó a soplar hacia 1990 y es rico en polvo. “Si los vientos hubieran comenzado a soplar inmediatamente después de que se formara SNR 1181, no habríamos podido reproducir el tamaño observado de la zona de choque interior”, dijo Ko.

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“Sin embargo, al tratar el tiempo de aparición del viento como una variable, logramos explicar con precisión todas las características observadas de SNR 1181 y revelar las misteriosas propiedades de estos vientos de alta velocidad. También pudimos rastrear la evolución temporal de cada región de choque. simultáneamente, utilizando cálculos numéricos.”

¿qué está pasando ahora?

El equipo cree que la enana blanca resultante comenzó a arder nuevamente. Esto puede deberse a que el material expulsado de la explosión de kilonova que presenciamos en 1181 volvió a caer sobre su superficie. Cuando esto sucede, la densidad del área superficial y la temperatura aumentan lo suficiente para la recombustión.

El equipo dedujo esto a partir de modelos informáticos basados ​​en observaciones de rayos X realizadas por el Observatorio de rayos X Chandra, el Observatorio XMM-Newton y el Observatorio de infrarrojos IRAS. El equipo ahora se centrará en nuevas observaciones de la Supernova 1181 utilizando el radiotelescopio Very Large Array y el Telescopio Subaru en Hawaii. Esto permitiría a los científicos explorar más profundamente la historia de este evento.

  Evolución de SNR 1181. Esta ilustración muestra la evolución del remanente SNR 1181, desde su origen cuando una enana blanca basada en carbono-oxígeno y una enana blanca basada en oxígeno-neón se fusionaron en una kilonova, hasta la formación de las dos regiones de choque. .  © 2024 T.Ko
Evolución de SNR 1181. Esta ilustración muestra la evolución del remanente SNR 1181, desde su origen cuando una enana blanca basada en carbono-oxígeno y una enana blanca basada en oxígeno-neón se fusionaron en una kilonova, hasta la formación de las dos regiones de choque. . © 2024 T.Ko

“La capacidad de determinar la edad o el brillo de los restos de supernova en el momento de su explosión desde puntos de vista arqueológicos constituye un activo raro e invaluable para la astronomía moderna”, dijo Kuo. “Esta investigación interdisciplinaria es apasionante y destaca el enorme potencial de reunir diversos campos para descubrir nuevas dimensiones de los fenómenos astronómicos”.

para más información

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Modelo dinámico de IRAS 00500+6713: el remanente de supernova de tipo Iax SN 1181 que alberga un producto de fusión de doble desintegración WD J005311

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