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jul 09

SN 2010jl: VLT revela como a poeira estelar se forma ao redor de uma supernova

http://www.eso.org/public/images/eso1421a/

Esta impressão artística mostra poeira a formar-se no meio em torno de uma explosão de supernova. Observações do VLT mostraram que estas fábricas de poeira cósmica formam os seus grãos em duas fases, começando pouco depois da explosão e prolongando-se muito bem além desta. Crédito: ESO/M. Kornmesser

Um grupo de astrônomos observou em tempo real a formação da poeira estelar originada de uma explosão de supernova. Demonstrou-se que estas fábricas de poeira cósmica produzem os seus grãos de poeira em um processo de duas fases, que começa pouco depois da explosão e continua muito depois desta. A equipe utilizou o Very Large Telescope (VLT) do ESO no deserto de Atacama no Chile para analisar a luz emitida pela supernova SN 2010jl à medida que a mesma se esvanecia.

A origem da poeira cósmica nas galáxias é ainda algo a ser compreendido [1]. Os astrônomos sabem que as supernovas são provavelmente a fonte principal de poeira, especialmente no Universo primordial, no entanto ainda não está suficientemente claro como e onde é que estes grãos de poeira se condensam e crescem. Também são desconhecidos os mecanismos pelos quais os grãos de poeira escapam de ser destruídos no ambiente inóspito de uma galáxia ativa que está a formar estrelas. Agora, novas observações obtidas com o VLT do ESO no Observatório do Paranal, no norte do Chile, ajudaram a explicar este mistério.

http://www.eso.org/public/images/eso1421c/

Esta imagem do Telescópio Espacial Hubble da NASA/ESA mostra a galáxia anã irregular UGC 5189A. Foi nesta galáxia, que se encontra formando estrelas, que explodiu a supernova brilhante SN 2010jl. Observações do VLT mostraram que estas fábricas de poeira cósmica formam os seus grãos de poeira em duas fases, começando pouco depois da explosão e prolongando-se muito para além desta. A imagem foi obtida antes da supernova explodir, no entanto a estrela progenitora massiva que explodiu encontra-se assinalada. Crédito: ESO

Uma equipe internacional de astrônomos utilizou o espectrógrafo X-shooter para observar a supernova SN 2010jl por nove vezes nos meses que se seguiram à explosão e uma décima vez dois anos e meio depois da explosão, tanto nos comprimentos de onda da luz visível como no infravermelho [2]. Esta supernova de brilho incomum, resultado da morte de uma estrela massiva, explodiu na pequena galáxia UGC 5189A.

A líder do artigo Christa Gall, Universidade de Aarhus, Dinamarca, explicou:

Combinando dados dos nove conjuntos anteriores de observações pudemos fazer as primeiras medições diretas de como a poeira em torno da supernova absorve as diferentes cores da luz. Isto permitiu-nos caracterizar a poeira com mais detalhe do que tinha sido possível até agora.

A equipe descobriu que a formação de poeira começa pouco depois da explosão e prolonga-se durante um longo período de tempo. As novas medições revelaram igualmente quão grandes são os grãos de poeira e qual a sua composição. Estas descobertas estão um passo mais além dos recentes resultados obtidos com o Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), o qual detectou pela primeira vez os restos de uma supernova recente (a famosa supernova 1987A – eso1401), a transbordar de poeira recém formada.

A equipe descobriu que os grãos que têm um diâmetro maior que um milésimo de milímetro se formaram rapidamente no material denso que rodeia a estrela. Embora ainda minúsculos, este tamanho é, no entanto, grande para um grão de poeira cósmica, tornando-os assim mais resistentes a processos destrutivos. Como é que os grãos de poeira sobreviviam no ambiente violento e destrutivo dos restos de supernovas era uma das grandes questões em aberto no artigo que apresentava os resultados ALMA e agora este resultado responde a esta pergunta – os grãos são maiores do que o esperado.

O co-autor Jens Hjorth do Instituto Niels Bohr, Universidade de Copenhagen, Dinamarca, disse:

A nossa detecção de grãos com um tamanho considerável pouco depois da explosão da supernova significa que deve haver uma maneira rápida e eficiente de os criar. Mas, na realidade, não sabemos exatamente como é que isto acontece.

No entanto, os astrônomos pensam que sabem onde é que a nova poeira se formou: no material que a estrela liberta para o espaço ainda antes de explodir. À medida que a onda de choque da supernova se expande para o exterior, cria uma concha fria e densa de gás, exatamente o tipo de ambiente onde os grãos de poeira se podem formar e crescer.

Os resultados das observações indicam que numa segunda fase, depois de várias centenas de dias, ocorre um processo acelerado de formação da poeira que envolve material ejetado pela supernova. Se a produção de poeira na SN 2010jl continuar a seguir a tendência observada, 25 anos depois da supernova explodir a massa total de poeira será cerca de metade da massa do Sol; ou seja, semelhante à massa de poeira observada noutras supernovas como por exemplo a SN 1987A.

Christa Gall concluiu:

Anteriormente tínhamos dois fatos bastante discrepantes: os astrônomos observavam bastante poeira nos restos de supernova deixados depois das explosões mas, por outro lado, encontravam apenas evidências da formação de pequenas quantidades de poeira nestas explosões. Estas novas observações explicam como é que esta aparente contradição pode ser resolvida.

Este trabalho foi descrito no artigo científico intitulado “Rapid formation of large dust grains in the luminous supernova SN 2010jl”, de Christa Gall et al., publicado na revista Nature em 9 de julho de 2014.

Notas

[1] A poeira cósmica consiste em grãos de silicatos e carbono amorfo, minerais que são também abundantes na Terra. A fuligem do pavio de uma vela é muito semelhante à poeira cósmica de carbono, embora o tamanho dos grãos de fuligem seja dez ou mais vezes maior que o tamanho típico dos grãos cósmicos.

[2] A luz desta supernova foi pela primeira vez observada em 2010, como se pode constatar pelo nome SN 2010jl. Esta supernova está classificada como uma supernova do Tipo IIn. As supernovas classificadas como sendo do Tipo IIn resultam da explosão violenta de uma estrela massiva, com pelo menos oito vezes a massa do Sol. O subtipo “n” do Tipo IIn – “n” significa estreito (narrow em inglês) – denota supernovas que apresentam linhas estreitas de hidrogênio no seu espectro. Estas linhas resultam da interação entre o material ejetado pela supernova e o material que já se encontrava em volta da estrela.

Fonte

ESO: VLT Clears Up Dusty Mystery – New observations reveal how stardust forms around a supernova

Artigo Científico

Rapid formation of large dust grains in the luminous supernova SN 2010jl

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