Ante el poder del "Telescopio Espacial James Webb", en una supernova se han revelado nuevas estructuras.

La estrella actual, en la exploración espacial es el "Telescopio Espacial James Webb" (JWST), que en estos días inició el estudio de una de las supernovas más reconocidas, "Supernova 1987A " (SN 1987A), el resultado ha sido el descubrimiento de nuevas estructuras en su interior, situación inédita y que sorprende a los estudiosos al develar misterios siderales.

Imagen detallada de SN1987A (supernova 1987A) capturada por la cámara de infrarrojo cercano del telescopio 'James Webb'. Fotografía Europa Press.

La mencionada supernova está ubicada a 168 mil años luz de distancia en la Galaxia denominada "Gran Nube de Magallanes", (SN 1987A) ha sido objeto de intensas observaciones en espectros de diversas longitudes de onda, que van desde los "rayos gamma" hasta las de "radio" durante casi cuarenta años, desde su descubrimiento, sucedido en febrero de 1987.

Ahora se cuenta con nuevas observaciones realizadas por la "Near-Cam de Webb Cámara infrarroja" (NIRCam), que nos proporcionan una pista crucial para nuestra comprensión de cómo se desarrolla una supernova con el tiempo para dar forma a su remanente.

Esta es la supernova más cercana detectada desde la famosa "Supernova de Kepler" (SN 1604), observada en detalle el famoso astrónomo Johannes Kepler (1571 - 1630), en el año 1604, y que ocurrió dentro de la "Vía Láctea", que es la Galaxia en la que está alojado nuestro Sistema Solar. Desgraciadamente, la (SN 1987A), sólo podía apreciarse desde el hemisferio sur terrestre, dada su posición en el cielo, dentro de la "Gran Nube de Magallanes".

En el momento de su descubrimiento tuvo una magnitud aparente de alrededor de cinco, durante los meses siguiente fue subiendo de brillo hasta colocarse dentro de las trescientas estrellas más brillantes del firmamento, de hecho fue más brillante que magnitud 3, en el momento de su máximo, que ocurrió, en el mes de mayo de 1987. Posteriormente se pudo seguir su paulatino descenso en luminosidad durante años.

Esta imagen revela una estructura central como el ojo de una cerradura, lleno de grumosos gases y polvo expulsados por la explosión de la supernova. El polvo es tan denso que ni siquiera la luz del infrarrojo cercano que detecta (JWST) puede penetrarlo, lo que forma el oscuro “agujero” en el ojo de la cerradura.

Asimismo, un anillo ecuatorial brillante rodea el ojo de la cerradura interior, formando una banda alrededor de la cintura que conecta dos brazos tenues de anillos exteriores en forma de reloj de arena. El anillo ecuatorial, formado a partir de material expulsado decenas de miles de años antes de la explosión de la supernova, contiene puntos calientes brillantes, que aparecieron cuando la onda de choque de la supernova golpeó el anillo. Ahora se encuentran manchas incluso fuera del anillo, con emisión difusa a su alrededor. Estas son las ubicaciones de los choques de supernova que golpean más material exterior.

Ilustración del espectro electromagnético. Tomada de la página Concepto.

Los rayos gamma tienen longitud de ondas de aproximadamente cien picómetros

(100 x 10 a la menos 12 metros) o menores, o energías por fotón de por lo menos 10 keV.

Este tipo de onda electromagnética oscila en una frecuencia de 3 exahertz (EHz ó 1018 hertz) o mayor.

Las ondas de radio son un tipo de ondas electromagnéticas​ que se propagan en un rango de frecuencias muy amplio, desde frecuencias muy bajas (Diez mil Hz), hasta frecuencias muy altas (Diez billones Hz)

La sensibilidad y resolución espacial incomparables de (JWST) revelaron una nueva característica en este remanente de supernova: pequeñas estructuras en forma de media luna, informó la Agencia de la Administración Aeronáutica y Espacial (NASA), si bien estas estructuras habían sido observadas en diversos grados por los Telescopios Espaciales Hubble y Spitzer de la (NASA) y su satélite "Observatorio de Rayos X Chandra" (CXC), que fuera lanzado en el 23 de julio de 1999.

Se ha teorizado que estas "medias lunas" son parte de las capas exteriores de gas disparadas por la explosión de la supernova. Su brillo puede ser una indicación del "Brillo de las extremidades", un fenómeno óptico que resulta de ver el material en expansión en tres dimensiones. En otras palabras, nuestro ángulo de visión hace que parezca que hay más material en estas dos medias lunas del que realmente puede haber.

También es destacable la alta resolución de estas imágenes. Antes de (JWST)  el Telescopio Spitzer, ahora retirado, observó esta supernova en infrarrojo durante toda su tiempo útil, arrojando datos claves sobre cómo evolucionaron sus emisiones a lo largo del tiempo. Sin embargo, nunca pudo observar la supernova con tanta claridad y detalle.

La historia de la "Supernova 1987A", que apareció el 23 de febrero de 1987 en las zonas externas de la "Nebulosa de la Tarántula" alojada en la "Gran Nube de Magallanes", fue un suceso único y peculiar que aún hoy día sigue intrigando a astrofísicos y físicos teóricos. La (SN 1987A) fue la consecuencia del colapso del núcleo de una estrella muy masiva, por lo que se clasifica como “supernova de tipo II”.

Al día siguiente de su descubrimiento, el astrofísico Robert McNaught proporcionó la primera confirmación de la posición de la (SN 1987A) usando los datos de la "Cámara Aston Hewitt Satellite Schmidt" en el "Observatorio de Siding Spring" (SSO). Y cuatro días después de la explosión se consiguió identificar de forma tentativa a la estrella progenitora de la "SN 1987A". Era la estrella supergigante azul "Sanduleak -69° 202" que, efectivamente, se vio que había desaparecido pocos años después, cuando el brillo de la explosión disminuyó.

La estrella progenitora de la "SN 1987A" tenía unas veinte veces la masa del Sol, con un diámetro unas cuarenta veces superior al del Sol, y se había clasificado espectroscópicamente como de tipo "B3 I". Sin embargo, la composición química de la estrella progenitora era bastante peculiar, particularmente, por la abundancia de helio en las partes externas de la estrella, que era más del doble de lo esperado, como si el material del núcleo, donde se produce el helio, se hubiese mezclado de alguna forma con las capas exteriores.

La "SN 1987A" proporcionó varios primeras experiencias, a los astrofísicos en la oportunidad de estudiar en detalle el comportamiento y la evolución de una supernova.

Primero, gracias a las placas fotográficas de archivo se pudo por primera vez identificar correctamente a la estrella progenitora.

También por primera vez, se pudo observar de forma directa los productos de la explosión de una supernova, donde se crean grandes cantidades de elementos pesados como el níquel (28 protones) o el titanio (22 protones).

Representación de los tres tipos de "Neutrinos", electrónico, muónico y tauónico; que son partículas sub atómicas, del tipo "fermiónico", tienen masa, pero muy pequeña, y que es muy difícil medirla, sin carga y con espín 1/2, su interacción con las demás partículas es mínima, por lo que pasan a través de la materia ordinaria sin apenas perturbarla. En todo caso, no se ven afectados por la fuerza electromagnética ni la nuclear fuerte, pero sí por la nuclear débil y la gravitatoria, y se comportan siguiendo la posible "oscilación de neutrinos", esto es que pueden transformarse en los otros tipos de neutrinos, dicha transformación se produce aleatoriamente, y la probabilidad de cambio parece ser más alta en un medio material que en el vacío. Dada la aleatoriedad del proceso, las proporciones entre cada uno de los sabores tienden a repartirse por igual, 1/3 del total para cada tipo de neutrino, a medida que se producen sucesivas oscilaciones. Fue este hecho el que permitió considerar por primera vez la oscilación de los neutrinos, ya que al observar los neutrinos procedentes del Sol, que deberían ser principalmente electrónicos, se encontró que solo llegaban un tercio de los esperados. Los dos tercios que faltaban habían oscilado a los otros dos sabores y por tanto no fueron detectados. Tomada de la página Ciencia UNAM.

Las observaciones detalladas conseguidas durante décadas han permitido analizar el polvo liberado por una supernova, hasta entonces no se creía que las supernovas pudieran liberar polvo, adicionalmente fue posible detectar el material difuso alrededor de la "estrella muerta". Particularmente importante fue la detección de unas partículas elementales muy esquivas, los "neutrinos", que se generan en enormes cantidades justo cuando el núcleo de una estrella masiva explota como supernova.

Dada su posición privilegiada en la Tierra, el "Telescopio Anglo-Australiano" (AAT), instalado en el (SSO), que se encuentra cerca de Coonabarabran, Nueva Gales del Sur, en Australia, jugó un papel fundamental a la hora de estudiar esta supernova. Por este motivo hoy desde el "Australian Astronomical Observatory", esto es, el "Observatorio Astronómico Australiano" (AAO), se presenta una fotografía que muestra su evolución, un poco más arriba.

Aunque la luz de la "SN 1987A" se captó a la Tierra el 23 de febrero de 1987, en realidad fue descubierta sobre las 23:00 (UTC) del 24 de febrero de 1987. Esa noche los astrofísicos Ian Shelton y Oscar Duhalde, que estaban trabajando en el "Observatorio de Las Campanas" que se encuentra en territorio chileno, se dieron cuenta de que una estrella brillante acababa de aparecer dentro de la "Gran Nube de Magallanes", que es una galaxia enana satélite de la Vía Láctea que sólo se puede ver desde el Hemisferio Sur. Esto lo comprobaron tanto a simple vista como usando el "astrografo" de diez pulgadas del observatorio.

Pocas horas después y de forma independiente el astrónomo aficionado neozelandés Albert Jones, quien, por cierto, posee uno de los récords más altos de observaciones de estrellas variables, pues durante su vida realizó más de medio millón de este tipo de observaciones; también se percató de esta “estrella nueva” en las partes externas de la "Nebulosa de la Tarántula".

Se había descubierto lo que ahora se conoce como la “Supernova 1987A” (SN 1987A).

Comparación de imágenes de la supernova SN 1987A, captadas por los dos telescopios espaciales.

Tomada de la página Business Insider.

Aproximadamente entre dos y tres horas antes de que la luz visible de la (SN 1987A) alcanzara la Tierra, tres observatorios midieron brotes de detecciones de "neutrinos".

En total se contabilizaron veinticinco neutrinos durante este evento: doce de ellos se registraron en el "Observatorio Kamiokande II", en Japón; ocho más, en el detector "Irvine–Michigan–Brookhaven" (IMB), en Estados Unidos;  y otros cinco en el "Observatorio de Neutrinos Baksan", en Rusia.

Aunque parezcan pocos, la detección de veinticinco "neutrinos", que sabemos es una partícula muy esquiva, en un plazo muy pequeño de tiempo fue un incremento significativo con respecto a lo que se solía detectar. Efectivamente, pronto se vio que estos provenían de la (SN 1987A) y se presentaron en forma anormalmente masiva, su emisión ocurre simultáneamente al colapso del núcleo de la estrella masiva, precediendo en pocas hora a la emisión en luz visible. La luz visible aparece retrasada porque la onda de choque generada al colapsar el núcleo necesita cierto tiempo para alcanzar la superficie de la estrella.

Y con ello se vivió otra vez primera entre los expertos estudiosos del Universo, esta fue la primera vez que se observaban directamente "neutrinos" producidos por una supernova. La implicación más directa de esta observación era que confirmaba definitivamente el colapso hidrodinámico del núcleo de una estrella masiva. En efecto, estas observaciones eran consistentes con los modelos teóricos de supernovas, que sostenía que el 99% de la energía del colapso se irradia en forma de "neutrinos".

El análisis también sugería que la estrella había colapsado en una "Estrella de Neutrones", pero que no sería capaz de formar un "agujero negro". Sin embargo, hasta la fecha no se ha detectado ninguna estrella de neutrones ni ningún otro objeto compacto y masivo en lo que queda de la (SN 1987A). Además, las observaciones permitieron dar límites superiores a la masa del neutrino, como mucho 1/30000 de la masa del electrón, y restringir otras de sus propiedades.

Ilustración que muestra la franja del espectro electromagnético que el sentido de la vista humano puede captar. Tomada de la página de CIENTEC.

Así, la detección de los neutrinos de la explosión de la (SN 1987A) marcó el comienzo de la astronomía de neutrinos. Como entonces todos los observatorios de neutrinos estaban en el hemisferio norte, su detección indicaba que los neutrinos había atravesado la Tierra para llegar a los detectores.

El doctor  Masatoshi Koshiba (1926 - 2020), recibió el Premio Nobel de Física del año 2002, precisamente en reconocimiento de la primera detección de neutrinos provenientes de un objeto celeste distinto al Sol. Este premio nobel se compartió con Raymond Davis Jr. (1914 - 2006), por el estudio de los neutrinos solares; y con Riccardo Giacconi (1931 - 2018), quien fue un pionero de la astronomía en "Rayos X", de tal forma que es reconocido como el "Padre de la astronomía de Rayos X".

Supernovas, neutrinos, galaxias, nebulosas; todos estos elementos están ahora más cerca de la comprensión de la mente humana, como nunca antes, los secretos del Cosmos están más próximos a ser percibidos, quizás no de poderlos explicar, pero por algo se empieza. Materia oscura y su compañera la energía oscura, es factible su pronta comprensión, la tendencia en la curva del conocimiento es ascendente, hay optimismo fundamentado en el avance de las herramientas tecnológicas y la multitud de especialistas mejor preparados, con puntos de vista que salen de lo trillado.