Sequência de imagens do Chandra (raios-X) e do VLA (rádio) capturam a expansão do remanescente de supernova de Tycho de 1572

Remanescente de supernova de Tycho. Créditos: em raios-X: NASA/CXC/BSFC/B. Williams et al; no visível: DSS; no rádio – NSF/NRAO/VLA

Em 1572, a estrela que explodiu para criar esta nebulosa remanescente de supernova foi tão luminosa que era observada durante o dia. O astrônomo dinamarquês Tycho Brahe escreveu um livro sobre as suas extensas observações desse notável evento e por isso, em sua honra, a supernova de 1572 ganhou o seu nome.

Nos tempos modernos, os astrônomos têm observado o campo de escombros remanescente desta explosão, o que é hoje conhecido como “remanescente de supernova de Tycho”, usando dados do Observatório de Raios-X Chandra da NASA, do VLA (Karl G. Jansky Very Large Array) e muitos outros telescópios. Hoje, sabemos que o remanescente de Tycho foi criado pela explosão de uma anã branca, tornando-se parte da chamada classe de supernovas do Tipo Ia, aquelas supernovas que são usadas como ‘velas padrão’ para acompanhar a expansão do Universo.

Uma vez que grande parte do material arremessado para fora da estrela moribunda foi aquecido por ondas de choque, similares aos estrondos sônicos dos aviões supersônicos, passando por ele, o remanescente emana fortemente radiação em raios-X. Os astrônomos usaram agora observações do Chandra de 2000 a 2015 para criar o filme mais longo da evolução de raios-X do remanescente Tycho ao longo do tempo, usando cinco imagens diferentes. Esta sequência de quadros mostra que a expansão da explosão ainda continua cerca de 450 anos mais tarde, observada aqui da Terra a cerca de 10.000 anos-luz de distância.

Combinando dados de raios-X com mais ou menos 30 anos de observações no rádio pelo VLA, os astrônomos produziram também um filme, usando três imagens diferentes. Os astrônomos usaram estes dados de raios-X e rádio para aprender mais sobre esta supernova e sobre o sua nebulosa remanescente. Clique na imagem abaixo para ver a sequência do VLA:

Clique na imagem e veja a sequência do VLA

Os pesquisadores mediram a velocidade da onda de choque em muitos locais diferentes do remanescente de supernova. O grande tamanho do remanescente permite a medição deste movimento com uma precisão relativamente elevada. Embora o remanescente seja aproximadamente circular, existem diferenças claras na velocidade das ondas de choque em diferentes regiões. A velocidade nas direções inferior e inferior direita é cerca de duas vezes maior do que a velocidade nas direções superior e superior esquerda. Esta diferença também já tinha sido notada em observações anteriores.

Esta faixa de velocidades no movimento externo da onda de choque é provocada por diferenças na densidade do gás que envolve o remanescente de supernova. Isto provoca um deslocamento na posição do local da explosão em relação ao centro geométrico, determinado pela localização do centro no remanescente circular. Os astrônomos descobriram que o deslocamento corresponde a cerca de 10% do raio atual do remanescente, para cima e para a esquerda do centro geométrico. O time também descobriu que a velocidade máxima da onda de choque ronda os 19,3 milhões de quilômetros por hora (mais de 5.350 km/s).

Onde está a companheira?

Deslocamentos como este, entre o centro da explosão e o centro geométrico, podem também existir em outros remanescentes de supernova. A compreensão da posição do centro da explosão para as supernovas do Tipo Ia é importante porque limita a região de pesquisa de uma estrela sobrevivente companheira. Qualquer estrela sobrevivente ajudaria a identificar o mecanismo de gatilho da supernova, mostrando que uma anã branca roubou material da estrela companheira até atingir a massa crítica (limite de Chandrasekhar) e explodir. A ausência de uma estrela companheira favorece o outro mecanismo de gatilho, onde duas anãs brancas se fundem fazendo com que a massa crítica seja ultrapassada, não deixando nenhuma estrela companheira para trás.

O deslocamento significativo do centro da explosão em relação ao centro geométrico do remanescente é um fenômeno relativamente recente. Para as primeiras centenas de anos do objeto, o choque da explosão foi tão poderoso que a densidade do gás por onde passava não afetava o seu movimento. A discrepância de densidades, do lado esquerdo para o lado direito, aumentou à medida que a onda de choque se deslocava para fora, fazendo com que o deslocamento da posição entre o centro da explosão e o centro geométrico crescesse com o tempo. Por isso, se os astrônomos do futuro fizerem a mesma observação, digamos, daqui a 1.000 anos, devem encontrar um deslocamento muito maior.

O artigo intitulado “An X-ray and Radio Study of the Varying Expansion Velocities in Tycho’s Supernova Remnant” que descreve estes resultados foi publicado no The Astrophysical Journal e está disponível online.

Fontes

Chandra: Tycho’s Supernova Remnant: Chandra Movie Captures Expanding Debris From a Stellar Explosion

NASA: Chandra Movie Captures Expanding Debris from a Stellar Explosion

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1604.01779v1-An-X-Ray-and-Radio-Study-of-the-Varying-Expansion-Velocities-in-Tycho-Supernova-Remnant