El secreto magnético de la supernova más brillante de la historia

El obsevatorio espacial IXPE (Imaging X-ray Polarimetry Explorer) de la NASA ha capturado las primeras imágenes de rayos X polarizados del remanente de supernova SN 1006.

Los nuevos resultados amplían la comprensión de los científicos sobre la relación entre los campos magnéticos y el flujo de partículas de alta energía al explotar estrellas.

"Los campos magnéticos son extremadamente difíciles de medir, pero IXPE nos proporciona una manera eficiente de sondearlos", dijo en un comunicado el doctor Ping Zhou, astrofísico de la Universidad de Nanjing y autor principal de un nuevo artículo sobre los hallazgos, publicado en The Astrophysical Journal. "Ahora podemos ver que los campos magnéticos de SN 1006 son turbulentos, pero también presentan una dirección organizada".

Situada a unos 6.500 años luz de la Tierra en la constelación de Lupus, SN 1006 es todo lo que queda después de una explosión titánica, que ocurrió cuando dos enanas blancas se fusionaron o cuando una enana blanca extrajo demasiada masa de una estrella compañera.

Descubierto inicialmente en la primavera de 1006 de nuestra era por observadores de China, Japón, Europa y el mundo árabe, su luz fue visible a simple vista durante al menos tres años. Los astrónomos modernos todavía lo consideran el evento estelar más brillante de la historia.

Desde que comenzó la observación moderna, los investigadores han identificado la extraña estructura doble del remanente, marcadamente diferente de otros remanentes de supernova redondeados. También tiene "miembros" o bordes brillantes identificables en las bandas de rayos X y gamma.

"Los remanentes de supernovas muy próximos y brillantes en rayos X, como SN 1006, son ideales para las mediciones de IXPE, dada la combinación de IXPE de sensibilidad a la polarización de rayos X con la capacidad de resolver espacialmente las regiones de emisión", dijo Douglas Swartz, investigador espacial de la Universidad. Investigador de la Asociación de Investigación en el Centro Marshall de Vuelos Espaciales de la NASA en Huntsville, Alabama. "Esta capacidad integrada es esencial para localizar sitios de aceleración de rayos cósmicos".

Observaciones anteriores de rayos X de SN 1006 ofrecieron la primera evidencia de que los restos de supernova pueden acelerar radicalmente los electrones y ayudaron a identificar nebulosas en rápida expansión alrededor de estrellas que explotaron como lugar de nacimiento de rayos cósmicos altamente energéticos, que pueden viajar casi a la velocidad de la luz.

Los científicos supusieron que la estructura única de SN 1006 está ligada a la orientación de su campo magnético y teorizaron que las ondas explosivas de supernova en el noreste y suroeste se mueven en la dirección alineada con el campo magnético y aceleran de manera más eficiente las partículas de alta energía.

Los nuevos hallazgos de IXPE ayudaron a validar y aclarar esas teorías, afirmó el Dr. Yi-Jung Yang, astrofísico de altas energías de la Universidad de Hong Kong y coautor del artículo.

"Las propiedades de polarización obtenidas de nuestro análisis polarimétrico espectral se alinean notablemente bien con los resultados de otros métodos y observatorios de rayos X, lo que subraya la confiabilidad y las sólidas capacidades de IXPE", dijo Yang.

Los investigadores dicen que los resultados demuestran una conexión entre los campos magnéticos y el flujo de partículas de alta energía del remanente. Los campos magnéticos en la capa de SN 1006 están algo desorganizados, según los hallazgos de IXPE, pero aún tienen una orientación preferida. A medida que la onda de choque de la explosión original atraviesa el gas circundante, los campos magnéticos se alinean con el movimiento de la onda de choque. Las partículas cargadas quedan atrapadas por los campos magnéticos alrededor del punto original de la explosión, donde rápidamente reciben ráfagas de aceleración. Esas partículas de alta energía que aceleran, a su vez, transfieren energía para mantener los campos magnéticos fuertes y turbulentos.

IXPE ha observado tres remanentes de supernova (Cassiopeia A, Tycho y ahora SN 1006) desde su lanzamiento en diciembre de 2021, lo que ha ayudado a los científicos a desarrollar una comprensión más completa del origen y los procesos de los campos magnéticos que rodean estos fenómenos.

Los científicos se sorprendieron al descubrir que SN 1006 está más polarizada que los otros dos remanentes de supernova, pero que los tres muestran campos magnéticos orientados de tal manera que apuntan hacia afuera desde el centro de la explosión. A medida que los investigadores continúan explorando los datos de IXPE, están reorientando su comprensión de cómo se aceleran las partículas en objetos extremos como estos.