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abr 11

Observatório de Raios-X Suzaku ajuda aos astrônomos a esclarecer como uma anã branca gerou a supernova 3c 397

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Um estudo de 3C 397, um remanescente de supernova visto aqui em raios-X pelo observatório de raios-X Chandra (em tons de púrpura) e pelo Suzaku (em azul), indica que a explosão surgiu a partir de uma única anã branca que acumulou matéria de uma companheira estelar normal. A anã branca explodiu quando atingiu cerca das 1,4 massas solares, o limite de Chandrasekhar. Créditos: NASA/Suzaku e NASA/CXC, DSS e NASA/JPL-Caltech

Usando dados do banco de dados do observatório espacial japonês de raios-X Suzaku, astrônomos determinaram a massa anterior a explosão de uma estrela anã branca que gerou uma supernova há milhares de anos atrás. A medição sugere fortemente que o evento cataclísmico envolveu apenas uma única anã branca, descartando um cenário alternativo anteriormente estabelecido que sugeria um par de anãs brancas em fusão.

O líder da pesquisa Hiroya Yamaguchi, astrofísico membro do Centro de Voo Espacial Goddard da NASA, Greenbelt, Maryland, EUA, explicou:

Provas concludentes indicam que ambos os mecanismos produzem as supernovas classificadas como do Tipo Ia. Para compreender como é que estas estrelas explodem, precisamos estudar os seus escombros em detalhe e com instrumentos sensíveis, como aqueles no disponíveis no observatório espacial Suzaku.

Os cientistas analisaram observações de arquivo de uma nebulosa remanescente de supernova chamada 3C 397, localizada a cerca de 33.000 anos-luz de distância na direção da constelação da Águia (Aquila). Os pesquisadores estimam que a nuvem de escombros tem se expandido entre 1.000 a 2.000 anos, o que torna 3C 397 uma nebulosa remanescente de supernova de meia-idade.

O time de cientistas fez detecções claras de elementos cruciais para a massa da anã branca usando dados do dispositivo XIS (X-ray Imaging Spectrometer) do Suzaku. A observação, conduzida em outubro de 2010, medindo energias na faixa entre 5.000 e 9.000 eV (elétrons-volt), forneceu uma exposição total efetiva de 19 horas.

Os dados infravermelhos fornecidos pelo Telescópio Espacial Spitzer da NASA agregaram mais informações sobre a quantidade de gás e poeira que o remanescente de supernova em expansão recolheu à medida que viaja pelo espaço interestelar. Antigas observações, de abril de 2005, indicaram que 3C 397 varreu o equivalente a 18 vezes a massa da anã branca original. Como resultado, a equipe concluiu que as ondas de choque aqueceram minuciosamente as regiões mais internas da remanescente de supernova.

A maioria das estrelas de baixa e média massa, similares ao nosso Sol, terminam as suas vidas úteis como anãs brancas. Uma anã branca típica é tão massiva quanto o nosso Sol, mas com aproximadamente o tamanho da Terra. Isto coloca as anãs brancas entre os objetos mais densos que os cientistas conhecem, superadas apenas pelas estrelas de nêutrons (pulsares) e pelos buracos negros.

Carles Badenes, membro da equipe de pesquisa e professor assistente do Departamento de Física e Astronomia da Universidade de Pittsburgh, Pensilvânia, EUA, lembrou que:

As anãs brancas permanecem estáveis até cerca de 1,4 massas solares. As anãs brancas perto deste limite estão à beira de uma explosão catastrófica. Assim, elas só precisam de um pouco mais de massa para se tornarem instáveis. [1]

Até recentemente, os astrônomos pensavam que o modo mais provável de uma anã branca ganhar massa seria como companheira de uma estrela parecida com o Sol em um sistema binário de contato. Ao ‘roubar’ matéria da companheira, a anã branca pode, ao longo de milhões de anos, ultrapassar o limite estável [1] e explodir. É provável que a estrela companheira sobreviva ao evento, mas os astrônomos encontraram poucas evidências para tal, sugerindo a necessidade de um modelo alternativo. No cenário de fusão, a explosão é desencadeada por um par de anãs brancas com menos massa, cujas órbitas se apertam ao longo do tempo até que eventualmente elas se fundem e explodem.

Brian Williams, astrofísico de Goddard, explicou:

Nós podemos distinguir qual destes cenários é o responsável por um dado remanescente de supernova através da contagem do níquel e do manganês na nuvem em expansão. A explosão de uma única anã branca perto do seu limite de massa irá produzir valores significativamente diferentes desses elementos do que os produzidos através de uma fusão de anãs brancas.

A equipe também mediu o ferro e o cromo (24Cr – crómio, em Portugal), que são produzidos em todas explosões do Tipo Ia, como forma de padronizar os seus cálculos.

O estudo, publicado na edição de 12 de março de 2015 na revista The Astrophysical Journal Letters, faz parte de um programa de pesquisa do Suzaku destinado a ajudar os astrônomos a compreender melhor a diversidade das supernovas do Tipo Ia, uma classe importante de explosão estelar usada para estudar o Universo distante. Esta descoberta mostra que pelo menos algumas das supernovas do Tipo Ia devem ter companheiras estelares sobreviventes e a equipa enfatiza que a procura por estas estrelas remanescentes deve continuar.

Lançado no dia 10 de julho de 2005, o Suzaku foi desenvolvido pelo ISAS (Japanese Institute of Space and Astronautical Science), que responde a JAXA, a agência espacial japonesa, em colaboração com a NASA e outras instituições japonesas e norte-americanas.

Nota

[1] O atual limite de Chandrasekhar é de cerca de 1,39 M☼ (2,765 × 1030 kg).

Fonte

NASA:

Suzaku Studies Supernova ‘Crime Scene,’ Shows a Single White Dwarf to Blame

Artigo Científico

A Chandrasekhar Mass Progenitor for the Type Ia Supernova Remnant 3C 397 from The Enhanced Abundances of Nickel and Manganese

._._.

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