Cassiopeia A, resto de supernova entre las más recientes en nuestra galaxia que ha desconcertado a los astrónomos desde hace mucho tiempo, es probable que sea un tipo de estrella densa que se conoce como estrella de neutrones con atmósfera de carbono, según se ha hallado en un nuevo estudio

Se cree que Cassiopeia A, un resto de la explosión de una estrella que en un tiempo fue muy brillante, tiene apenas 330 años, en base en las observaciones de las constelaciones en las que está ubicada que hizo el primer Astrónomo Real Británico, John Flamsteed, en 1680.

Una imagen del Observatorio Chandra de rayos X de los restos de supernova Cassiopeia A, con el dibujo de la estrella de neutrones en el centro de ellos. El descubrimiento de una atmósfera de carbono en esta estrella de neutrones resuelve un misterio de diez años en torno a este objeto. Crédito: NASA / CXC / Southampton / W.Ho; NASA / CXC / M.Weiss

Los astrónomos recién obtuvieron en 1999 su primer vistazo real de cerca del núcleo del remanente, que está a 11 000 años luz de distancia, cuando el observatorio espacial handra de Rayos-X tomó imagen de la estrella colapsada.

“Antes de esto se pensaba que era probable que hubiese una estrella de neutrones o un agujero negro en el centro de este objeto, pero no era seguro: nadie lo había visto”, dijo Craig Heinke de la Universidad de Alberta en Canadá, coautor del nuevo estudio. Con Chandra “realmente fuimos capaces de captar algo en el centro”.

Pero aun tenindo esta nueva visión, más cercana, del objeto, los astrónomos siguen desconcertados: “Las propiedades de este objeto eran un tanto extrañas”, dijo Heinke.

Propiedades desconcertantes

En particular, el espectro de la estrella —la cantidad de energía que irradia en cada longitud de onda lumínica— implica que el radio de la estrella es demasiado pequeño para ser una estrella de neutrones (sólo tiene 0,2 km de radio, en lugar de los 20 km convalidados), o que la emisión de alta energía que observamos en ella llega desde puntos calientes en la superficie, en lugar de desde toda la superficie. Pero la radiación desde un punto caliente debería tener el aspecto de un pulso, ya que la estrella rota, pero no se observaron pulsos en la radiación de este estrella. La estrella también tiene un campo magnético débil, lo que hace improbable que se presente un comportamiento pulsante.

Como una estrella pulsante con superficie de puntos calientes parecía fuera de la ecuación, Heinke y su colega Wynn Ho, de la Universidad de Southampton en el Reino Unido, procuraron encontrar una forma de atacar el problema del tamaño.

Para esto, añadieron atmósfera al modelo de la estrella. Primero probaron una atmósfera de hidrógeno, porque se pensaba que en el campo gravitatorio extremo de una estrella de neutrones, la estrella se estratificaría rápidamente en capas, con los elementos más pesados relegados en el interior y los más ligeros en la capa más externa. El hidrógeno, por supuesto, es el elemento más liviano.

La atmósfera de hidrógeno llevaba el tamaño de la estrella a un radio de 4 km, una situación mejor, pero seguía siendo demasiado grande. El intento con una atmósfera de helio «ayudó, pero no mucho», dijo Heinke.

El siguiente de la lista era el carbono y, con seguridad, éste dio el radio en los modelos «del estadio correcto para estrellas de neutrones”, dijo Heinke.

Pero esto les deja otro interrogante a los investigadores: ¿Cómo terminó esta estrella con una atmósfera hecha por completo de carbono?

Atmósfera de carbono

Aquí es donde juega la poca edad de la estrella.

«Esta es la estrella de neutrones más reciente que hemos observado jamás», dijo Heinke. «El hecho de que sea tan joven siginifica que ha sido muy, muy caliente, la más reciente de las estrellas de neutrones”.

En este caso «caliente» significa temperaturas por encima de los 1.000 millones de grados Kelvin (2.000 millones de grados Fahrenheit). Ho y Heinke piensan que la estrella «realmente pudo producir fusión nuclear en su superficie y quemar el hidrógeno y el helio para crear carbono», explicó Heinke. (El hidrógeno y el helio proceden de una continua lluvia cayendo sobre la superficie de la estrella, procedente de los restos de la supernova).

Al envejecer la estrella, se enfriará sustancialmente, y por fin dejará de quemar hidrógeno y helio para formar carbono y desarrollará una atmósfera de hidrógeno, dijo Heinke.

Él y Ho planean probar este modelo en otras estrellas jóvenes de neutrones conocidas para ver cuan bien se sostiene [el modelo]. Sus descubrimiento se detallan en el ejemplar del 5 de noviembre de la revista Nature.

Fuente: Space. Aportado por Eduardo J. Carletti