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Ene 21 2018

Chandra revela la naturaleza elemental de Cassiopeia A

Crédito: NASA/CXC/SAO

¿De dónde viene la mayoría de los elementos esenciales para la vida en la Tierra? La respuesta: dentro de los hornos estelares y las explosiones que marcan el final de la vida de algunas estrellas.

Los astrónomos han estudiado durante mucho tiempo las supernovas y sus restos, conocidos como “remanentes de supernova”, para comprender mejor cómo las estrellas producen y luego diseminan muchos de los elementos observados en la Tierra y en el cosmos en general.

Debido a su estado evolutivo único, Cassiopeia A (Cas A) es uno de los remanentes de supernova más frecuentemente estudiados. Una nueva imagen del Observatorio de rayos X Chandra de la NASA muestra la ubicación de diferentes elementos en los restos de la explosión: silicio (rojo), azufre (amarillo), hierro (púrpura) y calcio (verde). Cada uno de estos elementos produce rayos X dentro de rangos de energía estrechos, lo que permite crear mapas de su ubicación. La onda expansiva de la explosión se ve como el anillo exterior azul.

Los telescopios de rayos X como Chandra son importantes para estudiar los remanentes de supernovas y los elementos que producen porque estos eventos generan temperaturas extremadamente altas, millones de grados, incluso miles de años después de la explosión. Esto significa que muchos remanentes de supernovas, incluyendo Cas A, brillan con mayor intensidad en longitudes de onda de rayos X que son indetectables con otros tipos de telescopios.

La nítida visión de los rayos X de Chandra permite a los astrónomos reunir información detallada sobre los elementos que producen objetos como Cas A. Por ejemplo, no solo pueden identificar muchos de los elementos que están presentes, sino cuánto de cada uno se expulsa al espacio interestelar.

Los datos de Chandra indican que la supernova que produjo Cas A ha generado cantidades prodigiosas de ingredientes cósmicos clave. Cas A ha dispersado aproximadamente 10.000 masas terrestres de azufre, y alrededor de 20.000 masas de silicio. El hierro en Cas A tiene una masa de aproximadamente 70.000 veces la de la Tierra, y los astrónomos detectan la enorme cantidad de millones de masas terrestres que son expulsadas al espacio desde Cas A, equivalente a aproximadamente tres veces la masa del Sol. (Aunque el oxígeno es el elemento más abundante en Cas A, su emisión de rayos X se extiende a través de un amplio rango de energías y no se puede aislar en esta imagen, a diferencia de los otros elementos que se muestran).

Los astrónomos han encontrado otros elementos en Cas A además de los que se muestran en esta nueva imagen de Chandra. También se han detectado carbono, nitrógeno, fósforo e hidrógeno, utilizando varios telescopios que observan diferentes partes del espectro electromagnético. Combinado con la detección de oxígeno, esto significa que todos los elementos necesarios para hacer que el ADN, la molécula que transporta información genética, se encuentren en Cas A.

El oxígeno es el elemento más abundante en el cuerpo humano (alrededor del 65% en masa), el calcio ayuda a formar y mantener huesos y dientes sanos, y el hierro es una parte vital de los glóbulos rojos que transportan oxígeno a través del cuerpo. Todo el oxígeno en el Sistema Solar proviene de la explosión de estrellas masivas. Aproximadamente la mitad del calcio y alrededor del 40% del hierro también provienen de estas explosiones, y el resto de estos elementos se alimenta de explosiones de pequeñas estrellas enanas blancas.

Si bien no se puede confirmar la fecha exacta, muchos expertos creen que la explosión estelar que creó Cas A ocurrió alrededor del año 1680 en el marco temporal de la Tierra. Los astrónomos estiman que la estrella condenada tenía aproximadamente cinco veces la masa del Sol justo antes de que explotara. Se estima que la estrella comenzó su vida con una masa aproximadamente 16 veces mayor que la del Sol, y perdió aproximadamente dos tercios de esta masa antes de la explosión.

Al principio de su vida, la estrella comenzó a fusionar hidrógeno y helio en su núcleo en elementos más pesados ​​a través del proceso conocido como “nucleosíntesis”. La energía producida por la fusión de elementos más pesados ​​equilibraba la estrella contra la fuerza atractiva de la gravedad. Estas reacciones continuaron hasta que formó hierro en el núcleo de la estrella. En este punto, la nucleosíntesis adicional consumiría en lugar de producir energía, por lo que la gravedad causó que la estrella implosionase y formase un núcleo estelar muy denso conocido como estrella de neutrones.

Chandra ha observado repetidas veces a Cas A desde que el telescopio fue lanzado al espacio en 1999. Los diferentes conjuntos de datos han revelado nueva información sobre la estrella de neutrones de Cas A, los detalles de la explosión y detalles sobre cómo los restos fueron expulsados ​​al espacio.

Fuente: “Chandra Reveals the Elementary Nature of Cassiopeia A“, de NASA.

 

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