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ESO revela a Supernova 1987A modelada em 3 dimensões

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Impressão artística da modelagem em 3D da SN 1987A, Crédito: ESO/L. Calçada

Baseando-se nos dados fornecidos pelo VLT (Very Large Telescope) do ESO, os astrônomos modelaram uma imagem tridimensional da distribuição do material ejetado pela supernova SN1987A, cuja explosão se deu há pouco mais de 23 anos. Os resultados do estudo indicam que a explosão estelar foi intensa e teve uma direção privilegiada, o que sugere que a supernova foi muito turbulenta, suportando assim os mais recentes modelos computacionais .

Ao contrário do Sol, que morrerá de modo relativamente pacífico, as estrelas massivas (> 10 M☼) ao chegarem ao final das suas vidas explodem como supernovas, expelindo cerca de 90% de sua matéria para o espaço interestelar. Nesta classe de objetos, a Supernova 1987A (SN 1987A), situada na galáxia vizinha Grande Nuvem de Magalhães, na nebulosa da Tarântula, ocupa um lugar especial. Sua luz atingiu a Terra a partir de 23 de fevereiro de 1987. Além disso, a SN1987A foi a primeira supernova a ser vista a olho nu (sua magnitude aparente chegou a +3) no espaço de tempo de 383 anos (veja Brightest Supernova since Four Hundred Years Explodes in Large Magellanic Cloud). Dada sua proximidade (≈168.000 anos-luz), os astrônomos puderam estudá-la quando surgiu e seguir a sua evolução com muito mais detalhes jamais observados em outras supernovas. Não é surpresa que a SN1987A esteja entre os eventos na astronomia moderna com resposta tão entusiasta por parte dos cientistas.

Notáveis descobertas e inéditos resultados

SN 1987A tem sido uma bonança para a astrofísica, veja Astronomers and Physicists Meet at ESO at the First Full-Scale International Conference on Supernova 1987A e SN1987A’s Twentieth Anniversary. Este fenômeno proporcionou vários resultados inéditos e observações notáveis, tais como:

A detecção dos neutrinos vindos da zona interior do núcleo estelar em colapso e que dão origem à explosão;
A localização da estrela progenitora antes da explosão em arquivos de placas fotográficas;
Os indícios de uma explosão assimétrica;
A observação direta, “ao vivo”, dos elementos radioativos produzidos durante a explosão;
A observação da formação de poeira;
A observação do material circumestelar e interestelar (SN1987A’s Twentieth Anniversary).

Novas observações obtidas com o instrumento SINFONI ^[1], montado no VLT (Very Large Telescope) do ESO forneceram ainda mais informação sobre este evento extraordinário, já que os astrônomos obtiveram agora, e pela primeira vez, uma reconstrução em 3 dimensões (3D) das partes centrais do material em explosão.

A assimetria das supernovas

A imagem 3D mostra que a explosão foi mais forte e mais rápida em algumas direções do que em outras, o que leva a uma forma irregular onde algumas partes do material ejetado se encontram mais alongadas do que outras.

O primeiro material ejetado pela explosão viajou à notável velocidade de cerca de 27.800 km/s, o que corresponde a quase 10% da velocidade da luz. Mesmo a esta incrível velocidade, este primeiro material demorou 10 anos a atingir o anel de gás e poeira que anteriormente lançado pela estrela na fase final da sua vida, antes da sua explosão em supernova. As imagens mostram ainda que outra onda de matéria viaja em velocidade 10 vezes mais devagar e que está sendo aquecida pelos elementos radioativos criados durante a explosão .

A autora líder do artigo Karina Kjær declarou:

Calculamos a distribuição de velocidades do material ejetado pela Supernova 1987A. Ainda não compreendemos plenamente como explode uma supernova, mas o modo como a estrela explodiu encontra-se ‘impresso’ no material interior. Podemos constatar que este material não foi ejetado simetricamente em todas as direções, ou seja, este teve uma direção privilegiada. Além disso, essa direção é diferente daquela que esperávamos, baseados na posição do anel.

Tal comportamento assimétrico em supernovas tem sido previsto por alguns dos mais recentes modelos computacionais que reproduzem a explosão de estrelas, os quais descobriram que instabilidades em larga escala de fato ocorrem durante a explosão. Assim, estas observações representam a primeira confirmação direta de tais modelos .

SINFONI

SINFONI é o instrumento avançado e foi a sua capacidade de detalhe que permitiu à equipe obter estes resultados. Sistemas de óptica adaptativa avançada contrapõem os efeitos de perturbação do foco devidos à atmosfera terrestre, enquanto que uma técnica chamada espectroscopia de campo integral permitiu aos astrônomos o estudo em simultâneo de várias partes do núcleo caótico da supernova, levando assim à construção da imagem 3D.

Karina Kjær explicou:

A espectroscopia de campo integral é uma técnica especial onde para cada pixel obtemos informação sobre a natureza e velocidade do gás. Isto quer dizer que, para além da imagem normal, temos também a velocidade ao longo da linha de visão. Uma vez que sabemos o tempo que passou desde a explosão, e porque o material se desloca em direção ao exterior sem restrições, podemos converter esta velocidade em distância. O que nos dá uma imagem do material interior ejetado visto de frente e de lado.

O trabalho foi publicado na revista Astronomy & Astrophysics (“The 3-D Structure of SN 1987A’s inner Ejecta”, por K. Kjær et al.).

A equipe científica foi composta por Karina Kjær (Queen’s University Belfast, UK), Bruno Leibundgut e Jason Spyromilio (ESO), Claes Fransson e Anders Jerkstrand (Universidade de Estocolmo, Suécia).

Nota

[1] SINFONI: a equipe utilizou o instrumento SINFONI (acrônimo do inglês Spectrograph for INtegral Field Observations in the Near Infrared) montado no Very Large Telescope do ESO (VLT). SINFONI é um espectrógrafo de campo integral que trabalha no infravermelho próximo (1.1–2.45 µm) alimentado por um módulo de óptica adaptativa.