Como un adorno redondo y brillante listo para ser colocado en el lugar perfecto del árbol navideño, el remanente de supernova Cassiopeia A (Cas A) brilla en una nueva imagen del Telescopio Espacial James Webb de NASA/ESA/CSA. Sin embargo, esta escena no es la proverbial noche silenciosa: no todo está en calma.

La vista captada por NIRCam (cámara de infrarrojo cercano) de Webb de Cas A muestra una explosión muy violenta a una resolución antes inalcanzable en estas longitudes de onda. Esta imagen de alta resolución revela detalles intrincados de la capa de material en expansión que choca contra el gas desprendido por la estrella antes de explotar.

Cas A es uno de los restos de supernova mejor estudiados de todo el cosmos. A lo largo de los años, los observatorios terrestres y espaciales, incluido el Telescopio Espacial Hubble de la NASA/ESA, han reunido colectivamente una imagen de múltiples longitudes de onda de los restos destrozados del objeto.

Sin embargo, los astrónomos han entrado ahora en una nueva era en el estudio de Cas A. En abril de 2023, MIRI (Instrumento de infrarrojo medio) de Webb comenzó esta historia, revelando características nuevas e inesperadas dentro de la capa interna del remanente de supernova. Pero muchas de esas características son invisibles en la nueva imagen de NIRCam, y los astrónomos están investigando por qué es así.

La luz infrarroja es invisible para nuestros ojos, por lo que los procesadores de imágenes y los científicos representan estas longitudes de onda de luz con colores visibles. En esta imagen más reciente de Cas A, se asignaron colores a los diferentes filtros de NIRCam, y cada uno de esos colores insinúa una actividad diferente que ocurre dentro del objeto.

A primera vista, la imagen NIRCam puede parecer menos colorida que la imagen MIRI. Sin embargo, esto no significa que haya menos información: simplemente se reduce a las longitudes de onda en las que el material del objeto emite su luz.

Los colores más notables en la imagen más reciente de Webb son grupos de naranja brillante y rosa claro que forman la capa interna del remanente de supernova. La visión nítida de Webb puede detectar los más pequeños nudos de gas, compuestos de azufre, oxígeno, argón y neón de la propia estrella. Incrustado en este gas hay una mezcla de polvo y moléculas, que eventualmente se incorporarán a nuevas estrellas y sistemas planetarios. Algunos filamentos de escombros son demasiado pequeños para ser resueltos, incluso por Webb, lo que significa que tienen un diámetro comparable o inferior a 16 mil millones de kilómetros (alrededor de 100 unidades astronómicas). En comparación, la totalidad de Cas A se extiende por 10 años luz, o aproximadamente 96 billones de kilómetros.

Al comparar la nueva vista de Cas A en el infrarrojo cercano de Webb con la vista en el infrarrojo medio, su cavidad interior y su capa exterior curiosamente carecen de color. Las afueras de la capa interior principal, que aparecían de un color naranja intenso y rojo en la imagen MIRI, ahora parecen humo de una fogata. Esto marca el lugar donde la onda expansiva de la supernova choca contra el material circunestelar circundante. El polvo del material circunestelar es demasiado frío para ser detectado directamente en longitudes de onda del infrarrojo cercano, pero se ilumina en el infrarrojo medio.

Los investigadores han llegado a la conclusión de que el color blanco es la luz de la radiación sincrotrón, que se emite en todo el espectro electromagnético, incluido el infrarrojo cercano. Se genera mediante partículas cargadas que viajan a velocidades extremadamente altas y giran en espiral alrededor de líneas de campo magnético. La radiación de sincrotrón también es visible en las capas en forma de burbujas en la mitad inferior de la cavidad interior.

Tampoco se ve en la vista del infrarrojo cercano el bucle de luz verde en la cavidad central de Cas A que brillaba en luz del infrarrojo medio, apropiadamente apodado el Monstruo Verde por el equipo de investigación. Los investigadores describieron esta característica como "difícil de entender" en el momento de su primer vistazo.

Si bien el "verde" del Monstruo Verde no es visible en NIRCam, lo que queda en el infrarrojo cercano en esa región puede proporcionar información sobre esta misteriosa característica. Los agujeros circulares visibles en la imagen MIRI están débilmente delineados en una emisión blanca y violeta en la imagen NIRCam; esto representa gas ionizado. Los investigadores creen que esto se debe a que los restos de la supernova empujan y esculpen el gas que dejó la estrella antes de explotar.

Los investigadores también quedaron absolutamente atónitos por una característica fascinante en la esquina inferior derecha del campo de visión de NIRCam. A esa masa grande y estriada la llaman Baby Cas A, porque parece una descendencia de la supernova principal.

Este es un eco ligero. La luz de la explosión de hace mucho tiempo de la estrella ha llegado al polvo distante, que se está calentando, y que brilla a medida que se enfría. La complejidad del patrón de polvo y la aparente proximidad de Baby Cas A a la propia Cas A son particularmente intrigantes para los investigadores. En realidad, Baby Cas A se encuentra a unos 170 años luz detrás del remanente de supernova.

También hay varios otros ecos de luz más pequeños esparcidos por todo el nuevo retrato de Webb.

El remanente de supernova Cas A se encuentra a 11.000 años luz de distancia, en la constelación de Casiopea. Se estima que explotó hace unos 340 años desde nuestro punto de vista.