Revelan la imagen más detallada de Pa 30, el remanente de una supernova histórica que esconde ‘perlas’ gigantes de gas

Un equipo internacional de astrónomos ha revelado la imagen más detallada hasta la fecha de Pa 30, el remanente de una supernova histórica asociada al evento observado y registrado en la Tierra en el año 1181. El hito se ha logrado utilizando el telescopio Gemini North de NOIRLab en un estudio codirigido por Tim Cunningham, investigador del Centro de Astrofísica de Harvard & Smithsonian, e Ilaria Caiazzo, profesora asistente del Instituto de Ciencia y Tecnología de Austria (ISTA).

Según sus hallazgos, publicados en The Astrophysical Journal, lo que parecían ser suaves estelas de “fuegos artificiales” son en realidad cadenas de nudos que se asemejan a perlas en un collar. Cada una es lo suficientemente ancha como para abarcar diez veces la órbita de Neptuno, el planeta más alejado de nuestro sistema solar, con espacio de sobra.

El único remanente de supernova conocido de su tipo en la Vía Láctea tiene una estructura inesperadamente intrincada: cadenas de nudos de gas que se asemejan a perlas ensartadas, cada una lo suficientemente ancha como para albergar el sistema solar varias veces. El equipo capturó la imagen más detallada hasta la fecha de Pa 30, revelando nuevas y sorprendentes características del remanente asociadas con una supernova histórica presenciada hace casi 850 años.

Descrito como un remanente con forma de diente de león de una explosión estelar masiva, este objeto nos muestra las consecuencias de la explosión. A su singularidad se suma una “estrella zombi” superviviente en su núcleo: el remanente estelar de una explosión incompleta.

Identificada por primera vez en 2013 por un científico aficionado, la nebulosa remanente de supernova Pa 30 fue vinculada a una explosión estelar histórica presenciada y registrada de forma independiente en fuentes históricas japonesas, chinas y árabes en 1181. Esto ha conectado a Pa 30 con una de las cinco únicas supernovas registradas antes de la era del telescopio cuyos remanentes habían permanecido sin identificar durante mucho tiempo.

A unos 7.500 años luz de distancia, Pa 30 se encuentra relativamente cerca de la Tierra según los estándares astronómicos; mucho más cerca que el centro de la Vía Láctea, que está a unos 26.000 años luz. Si bien estas distancias parecen enormes, son bastante pequeñas en comparación con la inmensidad del Universo.

Una “estrella zombi” única en la Vía Láctea

Pa 30 es el único objeto conocido de su tipo en la Vía Láctea. Si bien los astrónomos han identificado objetos similares en otras galaxias, sigue siendo el único en el que nuestros telescopios pueden observar el remanente de la explosión incompleta en su núcleo: la “estrella zombi”. Este tipo de explosión incompleta se conoce como supernova de tipo Iax, una clase poco común de explosión estelar.

Los investigadores han propuesto que Pa 30 fue el resultado de una colisión entre dos enanas blancas: remanentes estelares extremadamente densos, del tamaño de la Tierra, que agotaron su combustible y se desprendieron de su capa exterior. “Podemos observar tantos detalles gracias a la proximidad de Pa 30 a la Tierra“, asegura Caiazzo. “Esta proximidad hace que Pa 30 sea excepcionalmente valioso para su estudio”.

Según Cunningham, nuestra galaxia también podría albergar otros restos de supernovas de tipo Iax que aún no se han detectado. “Los registros históricos fiables de explosiones estelares se remontan solo a unos mil años. Por lo que sabemos, bien podría haber restos similares aún ocultos en la oscuridad de nuestra propia galaxia”, expone. “Hoy tenemos la suerte de estudiar un objeto fascinante que sabemos que fue observado por astrónomos que realizaron tres registros históricos independientes del evento siglos antes de la invención del telescopio”.

Aunque las supernovas de tipo Iax son raras, al equipo no le sorprende que Pa 30 haya sido identificada como una de ellas. “Probablemente identificaremos más objetos similares a medida que los nuevos telescopios sigan explorando las profundidades de nuestro cielo nocturno”, añade Cunningham, quien ahora es profesor asistente en la Universidad de Warwick, Reino Unido.

El equipo analizó las líneas de emisión de azufre ionizado (S II) en la parte roja del espectro de luz visible y la emisión de oxígeno doblemente ionizado (O III), que se muestra en tonos azul verdosos. Las observaciones de S II revelaron aproximadamente diez veces más estructuras filamentosas que las que las imágenes anteriores podían resolver. Los datos también muestran que los filamentos de Pa 30 están compuestos por cadenas compactas de nudos de gas que parecen tener tamaños notablemente uniformes.

“La región planetaria de nuestro sistema solar podría caber en cada nudo unas diez veces, con espacio de sobra”, apunta Caiazzo. “Los nudos son sorprendentemente uniformes. Nos entusiasma intentar modelarlos“. El equipo también descubrió que la estrella zombi superviviente parecía estar ubicada casi perfectamente en el centro de la nebulosa. En muchas supernovas, una explosión asimétrica impulsa a cualquier estrella superviviente, alejándola del centro de la explosión.

“Las explosiones conservan el momento lineal. Si la explosión en sí fuera perfectamente simétrica, la materia eyectada también debería serlo, y la estrella superviviente no debería recibir un impulso sustancial”, explica Caiazzo. “Logramos medir un límite superior preciso de la velocidad de impulso transversal de la estrella remanente, lo que demostró que era sorprendentemente pequeña. Prácticamente no vemos que la estrella se aleje en absoluto”.

La mirada de Gemini North

Para estas nuevas observaciones, el equipo utilizó el telescopio Gemini Norte en Mauna Kea, Hawái, situado a más de 4.200 metros de altitud. Gemini Norte forma parte del Observatorio Internacional Gemini, cuyo telescopio gemelo, Gemini Sur, se encuentra en Chile. Está financiado en parte por la Fundación Nacional de Ciencias de EEUU (NSF) y gestionado por NSF NOIRLab. Las capacidades del telescopio, junto con su ubicación en uno de los principales centros de observación astronómica del mundo, permitieron al equipo obtener las imágenes y el análisis de Pa 30 con la mejor resolución hasta la fecha.

Aún quedan muchas preguntas sobre Pa 30, y estas observaciones podrían ayudar a los astrónomos a identificar restos similares en otros lugares. “La astronomía ha entrado en la era del big data”, recalca Cunningham. “Nuestros hallazgos nos ayudarán a analizar los enormes conjuntos de datos”.

“En general, cuanto más lejos miramos en el espacio, más difícil es detectar señales débiles e interpretarlas. Si bien podemos observar supernovas de tipo Iax en galaxias distantes como fuentes puntuales de luz, resolver los restos de tales explosiones solo es posible en nuestra propia galaxia y en muy pocas galaxias cercanas. Eventualmente, planeamos usar las propiedades distintivas de Pa 30 para buscar objetos similares en la Vía Láctea y galaxias cercanas”, resume Caiazzo.