SN 1987A es la supernova más cercana observada desde el momento de la explosión y la única cuyo remanente compacto aún no se ha detectado directamente. Las primeras observaciones del JWST en 2022 revelaron estrechas líneas de argón y azufre en el centro, una fuerte evidencia de ionización por un objeto compacto. Este trabajo se enmarca en la investigación de remanentes de supernova y objetos compactos, en la que también se han estudiado el polvo, los anillos y la emisión de rayos X. Sin embargo, la naturaleza del objeto, estrella de neutrones o agujero negro, seguía sin resolverse, y las propiedades del polvo en el material expulsado interno estaban mal restringidas.
Se utilizaron observaciones espectroscópicas del JWST/NIRSpec (alta resolución, 0,92–5,27 micras) y MIRI/MRS (4,9–27,9 micras) en las épocas de 13 500 y 13 300 días después de la explosión. Para cada línea se construyeron mapas y perfiles de velocidad, y se restaron el continuo y el fondo difuso. La resolución espacial del NIRSpec permitió separar la fuente compacta de la emisión extendida de los anillos. Se compararon modelos de fotoionización para una nebulosa de viento de púlsar y una estrella de neutrones en enfriamiento con las luminosidades medidas de las líneas, teniendo en cuenta la absorción y dispersión por el polvo.
Se confirmaron las líneas estrechas de [Ar VI], [Ar II], [S IV] y [S III], y por primera vez se identificaron [Ca V], [Cl II] y, posiblemente, [Fe II]. Todas las líneas muestran un corrimiento al azul de unos −250 km/s y provienen de una región no resuelta al sureste del centro. El desplazamiento y el corrimiento Doppler dan una velocidad de empujón de la estrella de neutrones de 510±55 km/s. La línea [Ca IV] es inusual: está desplazada al norte y tiene un corrimiento al rojo de ~700 km/s. El modelado muestra que la dispersión por granos de polvo de ~0,3 micras explica las propiedades de [Ca IV] y la ausencia de otras líneas estrechas en longitudes de onda cortas, mientras que la absorción por polvo es importante para λ ≳ 8 micras. Ambos modelos de fotoionización concuerdan con las observaciones, excepto la línea [Fe II], que está muy subpredicha.
Este trabajo precisa el panorama de la ionización del material expulsado interno y restringe las propiedades del polvo. A diferencia de estudios vecinos, donde el polvo se ha estudiado principalmente a través de su emisión térmica, aquí se manifiesta a través de su influencia en las líneas de emisión, lo que proporciona una estimación independiente del tamaño de los granos. Es la primera comprobación cuantitativa del escenario de dispersión por polvo para explicar las anomalías de las líneas en SN 1987A.
A medida que el material expulsado se expanda, la profundidad óptica del polvo disminuirá como t⁻², revelando nuevas líneas en longitudes de onda cortas. La diferencia entre los modelos de nebulosa de viento de púlsar y estrella de neutrones en enfriamiento se manifestará en la aparición de las líneas [S III] 0,9533 micras, [C I] 0,9827/0,9853 micras y [Si VI] 1,9646 micras. El monitoreo del centro en los próximos años permitirá elegir el escenario correcto.
Los resultados influirán en la comprensión de la relación entre las propiedades de las progenitoras de supernovas y los objetos compactos que nacen, así como en los modelos de formación de polvo en supernovas.
Continuar el monitoreo de las líneas estrechas con el JWST para verificar la evolución temporal y confirmar la línea [Fe II]. Refinar los modelos de polvo teniendo en cuenta la distribución de tamaños y composición de los granos.
Para la astrofísica de objetos compactos sigue sin resolverse con qué frecuencia nacen estrellas de neutrones con nebulosas de viento de púlsar y cómo las propiedades de la explosión determinan la velocidad de empujón. SN 1987A es un caso único donde estos parámetros pueden medirse directamente.
Esta sección está dirigida al autor del trabajo y a sus colegas. Los trabajos vecinos los encontró la búsqueda por significado en nuestro archivo, no por coincidencia de palabras. No evaluamos: mostramos el campo alrededor.
Qué hace el trabajo
El trabajo utiliza nuevas observaciones espectroscópicas de JWST/NIRSpec y MIRI/MRS para analizar las líneas de emisión estrechas del centro de SN 1987A. Se confirman las líneas [Ar VI], [Ar II], [S IV], [S III] y, por primera vez, se identifican [Ca V], [Cl II] y posiblemente [Fe II]; todas las líneas están desplazadas al azul y provienen de la región al sureste del centro. El modelado muestra que la dispersión por polvo con granos de ~0,3 micras explica las anomalías de [Ca IV] y la ausencia de líneas de onda corta, y ambos modelos de fotoionización (nebulosa de púlsar y estrella de neutrones en enfriamiento) son compatibles con las observaciones.
Dónde está su fuerza
El trabajo proporciona una estimación independiente del tamaño de los granos de polvo a través de su efecto en las líneas de emisión, en lugar de basarse en la radiación térmica, y por primera vez pone a prueba cuantitativamente el escenario de dispersión por polvo para explicar las anomalías de las líneas en SN 1987A.
Hacia dónde puede avanzar
Vale la pena probar
Por qué puede importar
Precisar las propiedades del polvo y la naturaleza del objeto compacto en SN 1987A es importante para comprender la evolución de las supernovas y la formación de estrellas de neutrones y agujeros negros, así como para interpretar futuras observaciones del JWST.
Trabajos cercanos en nuestro archivo
El archivo está vacío alrededor de este trabajo: el análisis más cercano queda en 0.58, frente a un 0.64 habitual. Parece que aquí al lado casi nadie ha perforado.
La velocidad de empujón de la estrella de neutrones en SN 1987A (510 km/s) es 15 veces la velocidad de la Tierra alrededor del Sol. En un segundo, esa estrella recorrería la distancia entre Moscú y San Petersburgo.