Una supernova inusual conocida como “onda de choque inversa” está entrando en erupción en la dirección opuesta y se dirige a la Tierra




Una poderosa onda de choque que viaja a través de una nube de gas dejada por la muerte explosiva de una estrella tiene una peculiaridad extraña: parte de ella viaja en la dirección equivocada, revela un nuevo estudio.
En el estudio, los investigadores encontraron que la onda de choque se acelera a diferentes velocidades, con una sección colapsando hacia el origen de la explosión estelar, o supernova, en lo que los autores del estudio llaman un “choque inverso”.
Casiopea A es una nebulosa, o nube de gas, dejada atrás por una supernova en la constelación de Casiopea, a unos 11.000 años luz de la Tierra, lo que la convierte en uno de los remanentes de supernova más cercanos. La nebulosa, que tiene alrededor de 16 años luz de ancho, está hecha de gas (principalmente hidrógeno) que fue expulsado antes y durante la explosión que destrozó la estrella original. Una onda de choque de esa explosión todavía se propaga por el gas, y los modelos teóricos muestran que esta onda de choque debería expandirse uniformemente, como un globo perfectamente redondeado que se infla constantemente.




Pero los investigadores descubrieron que este no era el caso.

“Durante mucho tiempo, sospechamos que algo extraño estaba sucediendo dentro de Cassiopeia A”, dijo a WordsSideKick.com el autor principal, Jacco Vink, astrónomo de la Universidad de Amsterdam en los Países Bajos. Estudios previos habían demostrado que los movimientos internos dentro de la nebulosa eran “bastante caóticos” y resaltaban que la región occidental de la onda de choque que se movía a través de la nube de gas podría incluso estar yendo en la dirección equivocada, agregó.

En el nuevo estudio, los investigadores analizaron el movimiento de la onda de choque utilizando imágenes de rayos X recopiladas por el Observatorio de rayos X Chandra de la NASA, un telescopio que orbita la Tierra. Los datos, recopilados durante 19 años, confirmaron que parte de la región occidental de la onda de choque estaba, de hecho, retrocediendo en la dirección opuesta en un choque inverso.

Pero también descubrieron algo aún más sorprendente: partes de la misma región seguían acelerándose alejándose del epicentro de la supernova, como el resto de la onda de choque.




Expansión desigual

La velocidad promedio actual del gas en expansión en Cassiopeia A es de alrededor de 21,6 millones de kph (13,4 millones de mph), lo que la convierte en una de las ondas de choque más rápidas jamás vistas en un remanente de supernova, dijo Vink. Esto se debe principalmente a que el remanente es muy joven; la luz de Cassiopeia A llegó a la Tierra en 1970. Pero con el tiempo, las ondas de choque pierden su impulso en su entorno y se ralentizan.
Cassiopeia A consta de dos bandas principales de gas en expansión: una capa interna y una capa externa. Estas dos capas son dos mitades de la misma onda de choque, y en la mayor parte de la nebulosa, las capas interior y exterior viajan a la misma velocidad y en la misma dirección. Pero en la región occidental, las dos capas van en direcciones opuestas: la capa externa todavía se está expandiendo hacia afuera, pero la capa interna se está moviendo hacia donde habría estado la estrella en explosión.





El choque inverso se retira a alrededor de 4,3 millones de mph (6,9 millones de kph), que es aproximadamente un tercio de la velocidad de expansión promedio del resto de la nebulosa. Sin embargo, lo que realmente desconcertó a los investigadores fue la rapidez con la que se expandía la capa exterior en comparación con la capa interior que se retiraba en esta región. Los investigadores esperaban que la capa exterior se expandiera a un ritmo menor en comparación con el resto de la onda de choque, pero descubrieron que en realidad se aceleraba más rápido que algunas otras regiones de la onda de choque. “Eso fue una sorpresa total”, dijo Vink.

colisión cósmica

La expansión inusual dentro de la región occidental de Cassiopeia A no coincide con los modelos teóricos de supernova y sugiere que algo le sucedió a la onda de choque después de la explosión estelar, dijo Vink.




Los investigadores dijeron que la explicación más probable es que la onda de choque chocó con otra capa de gas que probablemente fue expulsada por la estrella antes de que explotara. A medida que la onda de choque golpeó este gas, es posible que se haya ralentizado y creado una acumulación de presión que empujó la cubierta interna hacia el centro. Sin embargo, la capa exterior aún puede haber sido forzada a través de este bloqueo y comenzó a acelerar nuevamente en el otro lado, dijo Vink. “Esto explica tanto el movimiento hacia adentro de la capa interna como también predice que la capa externa debería acelerarse, como de hecho medimos”, agregó.

Los investigadores también creen que la forma única en que murió la estrella original podría explicar la onda de choque desigual. Cassiopeia A es el resultado de una supernova de tipo IIb, en la que una estrella masiva explotó después de que se había desprendido casi por completo de sus capas externas, dijo Vink.





“Las estimaciones de rayos X sugieren que la estrella tenía entre cuatro y seis veces la masa del sol durante la explosión”, dijo Vink, pero lo más probable es que la estrella tuviera una masa de alrededor de 18 veces la del sol cuando nació. Esto significa que la estrella perdió alrededor de dos tercios de su masa, la mayor parte de la cual habría sido hidrógeno, antes de explotar; La onda de choque pudo haber chocado más tarde con este gas, dijo Vink.

Hay varias teorías sobre por qué Cassiopeia A perdió gran parte de su masa antes de explotar. En septiembre de 2020, otro equipo de investigadores propuso que la estrella original era parte de un sistema estelar binario, donde dos estrellas se orbitan entre sí. Ese equipo de investigación dijo que esta estrella compañera también podría haberse convertido en supernova antes que Cassiopeia A y haber despegado la “piel” de hidrógeno de la estrella en el proceso, informó Live Science anteriormente (se abre en una nueva pestaña).

Sin embargo, los autores del nuevo estudio no están convencidos de esta teoría. “El único problema es que aún no hemos encontrado los restos de la otra estrella”, dijo Vink. “Entonces, en esta etapa, sigue siendo especulativo”.




Entonces, por ahora, nadie sabe exactamente qué está alimentando la onda de choque desigual de Cassiopeia A.

El estudio se publicó en línea el 21 de enero en el servidor de preimpresión arXiv (se abre en una pestaña nueva) y se aceptó para su futura publicación en The Astrophysical Journal.