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abr 11

Astrônomos estudam porque as Supernovas Ia ocorrem tão rápido após a formação da estrela anã branca progenitora

A Supernova 2005ke tipo Ia é mostrada aqui nos comprimentos de onda do espectro visível (à esquerda), espectro ultravioleta (no centro) e na faixa de freqüências dos raios-X (à direita). Esta foi a primeira foto na faixa do espectro dos raios-X de uma supernova tipo Ia e tal imagem trouxe as evidências que essa supernova foi criada pela explosão de uma anã-branca orbitando uma gigante vermelha. Crédito: NASA/Swift/S. Immler

A Supernova 2005ke tipo Ia é mostrada aqui nos comprimentos de onda do espectro visível (à esquerda), espectro ultravioleta (no centro) e na faixa de freqüências dos raios-X (à direita). Esta foi a primeira foto na faixa do espectro dos raios-X de uma supernova tipo Ia e tal imagem trouxe as evidências que essa supernova foi criada pela explosão de uma anã-branca orbitando uma gigante vermelha. Crédito: NASA/Swift/S. Immler

As supernovas tipo Ia como a SN 2005ke, acima, são detonadas quando um membro do par binário excede uma massa crítica e deflagra uma rápida reação de fusão…

Os cientistas há algum tempo consideram um enigma a razão pela qual essas explosões acontecem com tamanha rapidez. Agora, um time de astrônomos chineses julga ter chegado a uma causa provável para esse fenômeno.

Transferência de matéria entre uma estrela gigante e sua companheira anã branca via disco de acresção: estrela companheira (companion star), gás 'caindo' na anã branca (infalling gas), objeto compacto - anã branca (white dwarf), disco de acresção (accretion disk) e o plano orbital do sistema estelar binário.

Transferência de matéria entre uma estrela gigante e sua companheira anã branca via disco de acresção: estrela companheira (companion star), gás ‘caindo’ na anã branca (infalling gas), objeto compacto – anã branca (white dwarf), disco de acresção (accretion disk) e o plano orbital do sistema estelar binário.

O time de astrônomos liderado por Bo Wang do Yunnan Observatory da Chinese Academy of Sciences mostraram como a transferência de material de uma ‘estrela de hélio‘ para uma anã branca compacta companheira causa esse evento cataclísmico. Os resultados estão publicados no Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

“As supernovas tipo Ia (SN Ia) exercem um importante papel na astrofísica, principalmente no estudo da evolução cósmica. Existem diversas modelagens de progenitores para as SN Ia propostas nos últimos anos. Nesse artigo detalhamos o estudo realizado sobre o canal doador de matéria via estrela de hélio, no qual a anã branca de carbono-oxigênio (CO WD) que recebe por acresção o material de uma estrela de hélio da seqüência principal ou uma sub-gigante de Hélio, elevando sua massa até o limite de Chandrasekhar. Empregando a teoria da evolução estelar de Eggleton, assumindo um vento estelar visualmente denso e adotando a prescrição de Kato & Hachisu (2004) para a eficiência do acumulo de massa da camada de Hélio nas anãs brancas, nós realizamos cálculos da evolução de 2.600 sistemas com estrelas binárias de contato. O estudo mostra que a estrela doadora é a notável causa da produção das supernovas Ia e que as progenitoras podem aparecer como fontes de raios-X…” [conforme abstract]

A maioria das supernovas tipo Ia supostamente ocorre quando uma anã branca (o objeto estelar remanescente do estágio final das estrelas anãs amarelas como o Sol) suga matéria de uma estrela companheira do par binário. As teorias anteriores das origens das supernovas Ia citam a explosão de uma anã branca em órbita de outra anã branca e uma anã branca em órbita de uma gigante vermelha.

Supernova Ia por Hardy

Supernova Ia por Hardy

Quando a anã branca excede o limite de Chandrasekhar estimado em 1,4 vezes a massa do Sol, ela eventualmente entra em colapso e em alguns segundos deflagra uma fusão nuclear ultra-rápida, explodindo em uma energética supernova Ia. Tendo em vista suas altíssimas e consistentes luminosidades desses fenômenos, os astrônomos consideram as supernovas tipo Ia como velas padrão ou marcos de distância para medir as distâncias da Terra em relação às outras galáxias e assim consolidar nossas idéias sobre cosmologia.

Cientistas têm estudado e comparado cada vez mais as supernovas tipo Ia e notaram que metade delas explode em menos de 100 milhões de anos depois do período galáctico principal de formação das estrelas. Mas os modelos anteriores desses sistemas não previam que elas pudessem ocorrer de forma tão prematura – assim Wang e seu time trabalharam na solução desse mistério cósmico.

Empregando uma simulação computacional da evolução estelar, eles executaram cálculos para 2.600 sistemas binários que consistiram de um par anã brancaestrela de hélio, uma estrela quente e azul que tem um espectro dominado pela emissão de hélio. Eles descobriram que se a anã branca suga por acresção a matéria da estrela azul de Hélio e supera o limite de Chandrasekhar ela irá explodir dentro de 100 milhões de anos após sua formação.

“As supernovas tipo Ia são a chave [ ‘velas padrão’ ] para se determinar as dimensões do Universo, assim nós temos que ter certeza absoluta sobre suas propriedades”, disse Zhanwen Han do Observatório Yunnan. “Nosso trabalho mostra que essas supernovas podem surgir cedo dentro das galáxias onde residem”.

O time de pesquisadores agora planeja modelar as propriedades das estrelas companheiras de Hélio no ato da explosão da supernova, o que será verificado através de observações futuras a partir do Large sky Area Multi-Object fiber Spectral Telescope (LAMOST).

Fontes e referências:

Universe Today: Researchers Propose New Model for the Most Eager Supernova Explosions por Anne Minard

ScienceDaily: Youthful Supernovae Explained?

ArXiv.org: Helium star donor channel for the progenitors of type Ia supernovae por B. Wang, X. Meng, X. Chen e Z. Han

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