El Cygnus Loop, ubicado a más de 2,000 años luz de distancia, es el resultado de una supernova que explotó hace entre 10,000 y 20,000 años, creando una vasta nube de gas y polvo. Esta explosión estelar expulsó material a gran velocidad, generando una onda de choque que se expande y barre el gas interestelar circundante.
Inicialmente, la onda de choque se expande libremente en el espacio. A medida que recoge y comprime el gas interestelar, su expansión desacelera. La interacción de la onda de choque con el gas y el polvo interestelar calienta estos materiales y crea filamentos visibles.
Cuando el frente de choque atraviesa el gas, las partículas (como átomos y moléculas) se comprimen y aceleran, aumentando su energía cinética y transformándola en calor, lo que eleva la temperatura del gas. En los frentes de choque no radiativos, la energía del choque se convierte principalmente en calor, no en radiación electromagnética (como luz visible, rayos X o ultravioleta). Los filamentos de gas altamente calentados emiten luz principalmente debido a la excitación por colisión, donde los átomos de hidrógeno son excitados por colisiones con otras partículas.
En el Cygnus Loop, las ondas de choque tienen velocidades típicas de 150 a 400 kilómetros por segundo (km/s). Estas velocidades se determinan observando los desplazamientos Doppler en las líneas espectrales. El gas puede alcanzar temperaturas entre 10,000 y 100,000 Kelvin (K) debido al calentamiento producido por las ondas de choque. Este calentamiento genera las condiciones para que el hidrógeno emita las líneas Balmer. Las líneas Balmer se originan cuando los electrones en los átomos de hidrógeno caen de niveles de energía superiores al segundo nivel de energía. El ancho y la intensidad de estas líneas proporcionan información sobre la temperatura del gas: a temperaturas más altas, las líneas tienden a ser más anchas y brillantes debido a la mayor energía de los átomos de hidrógeno.
Para visualizarlo, imagina la explosión de la supernova como una gigantesca ola en el océano. Esta ola viaja a gran velocidad y choca con todo lo que encuentra a su paso. Los frentes de choque son como la energía de esa ola golpeando una barrera de rocas en un rompeolas:
La ola de energía (frente de choque) golpea el medio interestelar, comprimiendo y calentando el gas, similar a cómo la ola del mar choca contra las rocas.
Después de que la ola golpea el rompeolas, se crean salpicaduras y turbulencias (filamentos de gas), que se extienden hacia el exterior, formando estructuras visibles.
Al igual que el agua salpicada brilla al sol, los filamentos de gas en el Cygnus Loop emiten luz visible debido al calentamiento y la ionización, creando líneas Balmer que los astrónomos pueden observar.
Nebulosa Filamentosa _SW80ED _ ZWO ASI533MC Pro _172LIGHTS _ 60.00 _1x1 _ 150 _ -10.00 _2024-07-12
Referencias:
Fesen, R. A., Neustadt, J. M. M., Black, C. S., & Milisavljevic, D. (2018). "A Distance Estimate to the Cygnus Loop Based on Distances to Two Stars Projected Within the Remnant." Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, Volume 475, Issue 3, April 2018, Pages 3996–4010. https://doi.org/10.1093/mnras/sty072.
Raymond, J., Borkowski, K. J., Frank, P., Levenson, J. K., McCray, R., Morse, J., Blair, P., & Gotthelf, E. S. (2023). "The Cygnus Loop: Shock Precursors and Electron-Ion Equilibration." The Astrophysical Journal, 954(34). https://doi.org/10.3847/1538-4357/ac9b24.
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