La NASA's Chandra regresa atrás en la historia de la gran erupción de los 1840s.

26 de septiembre de 2023

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por NASA

Utilizando instantáneas tomadas durante 20 años con el Observatorio de Rayos X Chandra de la NASA, los astrónomos han descubierto nuevos detalles importantes sobre una erupción de Eta Carinae presenciada en la Tierra a mediados del siglo XIX.

Los datos de Chandra que abarcan décadas se han combinado en una nueva película que contiene imágenes de Eta Carinae de 1999, 2003, 2009, 2014 y 2020. Los astrónomos utilizaron las observaciones de Chandra, junto con datos del XMM-Newton de la Agencia Espacial Europea (ESA), para observar cómo la erupción estelar de hace 180 años continúa expandiéndose en el espacio a velocidades de hasta 4,5 millones de millas por hora. Los nuevos conocimientos obtenidos de Eta Carinae muestran cómo diferentes observatorios espaciales pueden trabajar juntos para ayudarnos a comprender los cambios en el universo que se desarrollan en escalas de tiempo humanas.

Un artículo que describe estos resultados aparece en The Astrophysical Journal.

Eta Carinae es un sistema que contiene dos estrellas masivas (una tiene aproximadamente 90 veces la masa del sol y la otra se cree que tiene alrededor de 30 veces la masa del sol). A mediados del siglo XIX, se observó que Eta Carinae experimentó una enorme explosión que los astrónomos han denominado la 'Gran Erupción'. Durante este evento, Eta Carinae expulsó entre 10 y 45 veces la masa del sol. Este material se convirtió en un par denso de nubes esféricas de gas, ahora llamadas la Nebulosa del Homúnculo, en lados opuestos de las dos estrellas.

Hace aproximadamente 50 años, se descubrió un anillo brillante de rayos X alrededor de la Nebulosa del Homúnculo y se estudió en trabajos anteriores de Chandra. La nueva película de Chandra, junto con una imagen profunda generada mediante la adición de los datos, revela importantes indicios sobre la historia volátil de Eta Carinae, incluida la expansión rápida del anillo y una cáscara de rayos X débil previamente desconocida fuera de él.

'Hemos interpretado esta cáscara de rayos X débil como la onda de choque de la Gran Erupción en la década de 1840', dijo Michael Corcoran en el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland, quien dirigió el estudio. 'Cuenta una parte importante de la historia de Eta Carinae que de otra manera no hubiéramos conocido'.

Debido a que la cáscara de rayos X exterior recién descubierta tiene una forma y orientación similares a la Nebulosa del Homúnculo, Corcoran y sus colegas creen que ambas estructuras tienen un origen común.

La idea es que el material fue expulsado de Eta Carinae mucho antes de la Gran Erupción de 1843, entre 1200 y 1800, según el movimiento de cúmulos de gas previamente observados en datos del Telescopio Espacial Hubble de la NASA. Más tarde, la onda de choque rápida de la Gran Erupción atravesó el espacio, colisionando y calentando los cúmulos a millones de grados para crear el anillo brillante de rayos X. La onda de choque ha viajado más allá del anillo brillante.

'La forma de esta cáscara de rayos X débil es un giro argumental en mi opinión', dijo el coautor Kenji Hamaguchi, investigador de la Universidad de Maryland, Baltimore County y de la NASA Goddard. 'Nos muestra que la cáscara débil, el Homúnculo, y el anillo interno brillante probablemente provienen de erupciones del sistema estelar'.

Con XMM-Newton, los investigadores observaron que el brillo de rayos X de Eta Carinae ha disminuido con el tiempo, coincidiendo con observaciones anteriores del sistema obtenidas con el telescopio NICER de Explorer de Composición Interior de Neutron Star de la NASA en la Estación Espacial Internacional. Los autores aplicaron un modelo simple para estimar el brillo de Eta Carinae en rayos X en el momento de la Gran Erupción y combinaron esto con la velocidad del material, determinada a partir de la película, para estimar cuán rápidamente se expulsó el gas de alta velocidad.

Los investigadores combinaron esta información con una estimación de cuánto gas fue expulsado para determinar que la Gran Erupción probablemente consistió en dos explosiones. Hubo una primera eyección rápida de una pequeña cantidad de gas rápido y de baja densidad que produjo la onda de choque de rayos X. Esto fue seguido por la eyección más lenta de gas denso que eventualmente formó la Nebulosa del Homúnculo.

Un equipo liderado por Nathan Smith de la Universidad de Arizona, uno de los coautores del nuevo estudio de rayos X, sugirió anteriormente que la Gran Erupción fue causada por la fusión de dos estrellas, en lo que originalmente era un sistema triple. Esto también explicaría la estructura en forma de anillo vista en los rayos X, porque causaría que el material se expulsara en un plano plano.

'The story of Eta Carinae just keeps getting more interesting,' said Smith. 'All evidence is suggesting that Eta Carinae survived a very powerful explosion that would normally obliterate a star. I can't wait for the next episode of data to find out what other surprises Eta Carinae has in store for us.'

Journal information: Astrophysical Journal

Provided by NASA