CPD-29 2176: Primeiro Sistema Progenitor de Kilonova Identificado

Astrônomos usando o telescópio SMARTS de 1,5 metros descobrem um sistema estelar binário, uma raridade de um para dez bilhões.

Astrônomos usando dados do Telescópio SMARTS de 1,5 metros no Observatório Interamericano de Cerro Tololo (CTIO), um programa do NOIRLab da NSF, fizeram a primeira detecção confirmada de um sistema estelar que um dia formará uma kilonova – o ultrapoderoso, explosão produtora de ouro criada pela fusão de estrelas de nêutrons. Esses sistemas são tão fenomenalmente raros que se acredita que apenas cerca de 10 desses sistemas existam em toda a Via Láctea.

Astrônomos usando o Telescópio SMARTS de 1,5 metros no Observatório Interamericano Cerro Tololo no Chile, um programa do NOIRLab da NSF, descobriram o primeiro exemplo de um tipo fenomenalmente raro de sistema estelar binário, que tem todas as condições certas para eventualmente desencadear um kilonova — a explosão ultrapoderosa de produção de ouro criada pela colisão de estrelas de nêutrons. Tal arranjo é tão raro que apenas cerca de 10 desses sistemas são pensados ​​para existir em toda a Via Láctea. As descobertas foram publicadas na revista Nature.

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Este sistema incomum, conhecido como CPD-29 2176, está localizado a cerca de 11.400 anos-luz da Terra. Foi identificado pela primeira vez pelo Observatório Neil Gehrels Swift da NASA. Observações posteriores com o Telescópio SMARTS de 1,5 metros permitiram aos astrônomos deduzir as características orbitais e os tipos de estrelas que compõem esse sistema – uma estrela de nêutrons criada por uma supernova ultra despojada e uma estrela massiva em órbita próxima que está em processo de se tornar uma própria supernova ultra despojada.

Uma supernova ultra despojada é a explosão de fim de vida de uma estrela massiva que teve grande parte de sua atmosfera externa arrancada por uma estrela companheira. Esta classe de supernova carece da força explosiva de uma supernova tradicional, que de outra forma “chutaria” uma estrela companheira próxima para fora do sistema.

Noel D. Richardson da Embry-Riddle Aeronautical University e principal autor do artigo, declarou:

A atual estrela de nêutrons teria que se formar sem ejetar sua companheira do sistema. Uma supernova ultra despojada é a melhor explicação para o porquê dessas estrelas companheiras estarem em uma órbita tão apertada. Para um dia criar uma kilonova, a outra estrela também precisaria explodir como uma supernova ultra despojada para que as duas estrelas de nêutrons pudessem eventualmente colidir e se fundir.

Noel D. Richardson

Além de representar a descoberta de uma estranheza cósmica incrivelmente rara, encontrar e estudar sistemas progenitores de quilonovas como esse pode ajudar os astrônomos a desvendar o mistério de como as quilonovas se formam, lançando luz sobre a origem dos elementos mais pesados ​​do Universo.

O astrônomo do NOIRLab e coautor André-Nicolas Chené afirmou:

Por algum tempo, os astrônomos especularam sobre as condições exatas que poderiam eventualmente levar a uma quilonova. Esses novos resultados demonstram que, pelo menos em alguns casos, duas estrelas de nêutrons irmãs podem se fundir quando uma delas foi criada sem uma explosão clássica de supernova.

André-Nicolas Chené

Produzir um sistema tão incomum, no entanto, é um processo longo e improvável.

Sabemos que a Via Láctea contém pelo menos 100 bilhões de estrelas e provavelmente centenas de bilhões a mais. Este notável sistema binário é essencialmente um sistema de um em dez bilhões. Antes de nosso estudo, a estimativa era de que apenas um ou dois desses sistemas deveriam existir em uma galáxia espiral como a Via Láctea.

André-Nicolas Chené

Embora este sistema tenha todo o material necessário para eventualmente formar uma kilonova, caberá aos futuros astrônomos estudar esse evento. Levará pelo menos um milhão de anos para a estrela massiva terminar sua vida como uma explosão titânica de supernova e deixar para trás uma segunda estrela de nêutrons. Este novo remanescente estelar e a estrela de nêutrons pré-existente precisarão se unir gradualmente em um balé cósmico, perdendo lentamente sua energia orbital como radiação gravitacional.

Quando eles eventualmente se fundirem, a explosão de quilonova resultante produzirá ondas gravitacionais muito mais poderosas e deixará para trás uma grande quantidade de elementos pesados, incluindo prata e ouro.

Este sistema revela que algumas estrelas de nêutrons são formadas apenas com um pequeno chute de supernova. À medida que entendemos a crescente população de sistemas como o CPD-29 2176, obteremos informações sobre como algumas mortes estelares podem ser calmas e se essas estrelas podem morrer sem as supernovas tradicionais.

Noel D. Richardson

Esta pesquisa foi apresentada no artigo científico intitulado “A high-mass X-ray binary descended from an ultra-stripped supernova”, publicado na revista Nature. A equipe do estudo é composta por Noel D. Richardson (Embry-Riddle Aeronautical University), Clarissa Pavao (Embry-Riddle Aeronautical University), Jan J. Eldridge (University of Auckland), Herbert Pablo (American Association of Variable Star Observers), André-Nicolas Chené (NOIRLab/Gemini Observatory da NSF), Peter Wysocki (Georgia State University), Douglas R. Gies (Georgia State University), Georges Younes (The George Washington University) e Jeremy Hare (NASA Goddard Space Flight Center).

Fonte

NOIRLab: noirlab2303 — Science Release – First Kilonova Progenitor System Identified

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