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mar 05

SN 2014C: observatório NuSTAR revela novas pistas sobre a supernova ‘camaleão’

Lembrando o que disse o famoso astrônomo Carl Sagan:

Somos feitos de matéria das estrelas.

http://www.jpl.nasa.gov/spaceimages/images/largesize/PIA21088_hires.jpg

Esta imagem, no espectro visível, obtida pelo recenseamento SDSS (Sloan Digital Sky Survey), mostra a galáxia espiral NGC 7331, no centro, onde os astrônomos observaram a rara supernova SN 2014C, em destaque nas inserções (antes, à esquerda; e depois, à direita). Créditos: em raios-X – NASA/CXC/CIERA/R. Margutti et al; no visível: SDSS

As reações termonucleares que ocorreram em estrelas antigas produziram grande parte da matéria que forma nossos corpos, nosso planeta e nosso Sistema Solar. Quando as estrelas explodem em mortes violentas chamadas supernovas, esses elementos recém-formados escapam e se espalham semeando o Universo.

Contudo, uma supernova em particular está desafiando os modelos astronômicos de como as supernovas distribuem seus escombros. A supernova SN 2014C mudou dramaticamente de aparência ao longo de um ano, aparentemente porque tinha expelido uma grande quantidade de material no final da sua vida. Isto não se encaixa em qualquer categoria reconhecida de como uma explosão estelar deveria ocorrer. Para explicar tal comportamento incomum, os cientistas devem reconsiderar as ideias estabelecidas sobre como as estrelas massivas vivem as suas vidas antes de explodir.

Raffaella Margutti, professora assistente de física e astronomia na Universidade Northwestern em Evanston, Illinois, EUA, declarou:

Esta ‘supernova camaleão’ pode representar um novo mecanismo de como as estrelas massivas distribuem os elementos produzidos em seus núcleos pelo resto do Universo.

Raffaella Margutti liderou um estudo sobre a supernova SN 2014C, publicado em The Astrophysical Journal.

Supernova misteriosa

Em geral, os astrônomos classificam as supernovas com base na presença ou na ausência de hidrogênio durante o evento. Embora as estrelas iniciem suas vidas (e assim permaneçam na fase da ‘sequência principal’) fundindo hidrogênio em hélio, as estrelas massivas que se aproximam da fase de supernova esgotaram o hidrogênio como forma de combustível. As supernovas que têm um de pouco hidrogênio em suas assinaturas espectrais são chamadas “Tipo I”. As supernovas que não têm uma abundância de hidrogênio, as quais são mais raras, são classificadas como “Tipo II”.

Mas, a SN 2014C é diferente! Essa supernova foi descoberta em 2014 em uma galáxia espiral que reside a cerca de 36 a 46 milhões de anos-luz de distância. Ao estudá-la em comprimentos de onda óticos através da ajuda vários telescópios terrestres, os astrônomos concluíram que a SN 2014C tinha se transformado de uma supernova do “Tipo I” para uma supernova do “Tipo II” após o colapso do seu núcleo, conforme descrito em um estudo de 2015 liderado por Dan Milisavljevic, membro do CfA (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics) em Cambridge, Massachusetts, EUA. As primeiras observações não detectaram a presença do hidrogênio, mas, após mais ou menos um ano, ficou claro que as ondas de choque propagadas pela explosão estavam atingindo uma concha de material dominado pelo hidrogênio, fora da estrela.

https://www.nasa.gov/sites/default/files/thumbnails/image/pia21089-16.jpg

Esta imagem do Observatório de raios-X Chandra da NASA mostra a galáxia espiral NGC 7331, em uma imagem de raios-X em três cores. Os tons vermelho, verde e azul são usados para raios-X de baixa, média e alta energia, respectivamente. Uma supernova incomum chamada SN 2014C foi estudada nesta galáxia, indicada pela caixa em destaque. Créditos: NASA/CXC/CIERA/R. Margutti et al.

No novo estudo, o observatório espacial de altas energias NuSTAR (Nuclear Spectroscopic Telescope Array) da NASA, com a sua capacidade única para observar radiação na faixa mais energética dos raios-X, permitiu com que os cientistas observassem como a temperatura dos elétrons acelerados pelo choque da supernova mudou ao longo do tempo. Eles usaram esta medição para estimar a rapidez com que a supernova está se expandindo bem como a quantidade de material residente na concha externa.

Para criar esta concha, a supernova SN 2014C fez algo verdadeiramente misterioso: expeliu uma grande quantidade de matéria, principalmente hidrogênio, mas também elementos mais pesados, de décadas a séculos antes de explodir. De fato, a estrela liberou o equivalente à massa do nosso Sol. Normalmente, as estrelas massivas não expulsam material tão tarde na sua vida.

Margutti, componente do Center for Interdisciplinary Exploration and Research in Astrophysics da Universidade Northwestern, explicou:

A expulsão deste material tão tarde na vida estelar é provavelmente uma maneira das estrelas partilharem os elementos, que produzem durante o seu ciclo de vida, de volta para o seu ambiente circunvizinho.

Os observatórios espaciais de altas energias Chandra e SWIFT da NASA também foram utilizados para capturar imagens da evolução da supernova. Surpreendentemente, a coleção de observações mostrou que a supernova aumentou consistentemente de brilho no espectro dos raios-X após a explosão inicial, demonstrando que deveria existir uma concha envolvente de matéria previamente ejetada, na qual as ondas de choque colidiram.

Desafiando as teorias atuais

Por que uma estrela jogaria fora tanto hidrogênio antes de explodir? Uma teoria é que há algo que falta em nossa compreensão das reações termonucleares que ocorrem nos núcleos de estrelas massivas propensas a explodirem como supernova. Outra possibilidade é que a estrela não morreu sozinha: uma estrela companheira em um sistema binário poderá ter influenciado a vida e morte incomum da estrela progenitora da supernova SN 2014C. Esta segunda teoria encaixa na observação de que cerca de 7 em cada 10 estrelas gigantes têm companheiras.

O estudo sugere que os astrônomos deveriam prestar atenção às vidas das estrelas massivas nos séculos antes de explodirem. Os astrônomos vão continuar a monitorar as consequências desta supernova desconcertante.

Fiona Harrison, pesquisadora líder do NuSTAR em Caltech, Pasadena, EUA, explicou:

A noção de que uma estrela a explodir pode expelir uma quantidade tão grande de matéria em um curto espaço de tempo é completamente nova. Está desafiando as nossas ideias fundamentais de como as estrelas evoluem e eventualmente explodem, distribuindo os elementos químicos necessários para a vida.

http://photojournal.jpl.nasa.gov/figures/PIA21088_fig1.jpg

Essa imagem no visível capturada pelo recenseamento SDSS (Sloan Digital Sky Survey) mostra a galáxia espiral NGC 7331, onde os astrônomos detectaram a supernova SN 2014C.

Fontes

NuStar (Caltech): NuSTAR Finds New Clues to ‘Chameleon Supernova’

NASA: NuSTAR Finds New Clues to ‘Chameleon Supernova’

._._.

1601.06806 – Ejection of the massive Hydrogen-rich envelope timed with the collapse of the stripped SN2014C

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