28 de maio de 2018

E0102-72.3: Uma estrela de nêutrons distante e solitária


Composição de E0101, no óptico e em raios-X. Crédito: raios-X (NASA/CXC/ESO/F. Vogt et al.); ótico (ESO/VLT/MUSE & NASA/STScI)

Os astrónomos descobriram um tipo especial de estrela de neutrões pela primeira vez fora da Via Láctea, usando dados do Observatório de raios-X Chandra da NASA e do VLT (Very Large Telescope) do ESO no Chile.  As estrelas de neutrões são os núcleos ultradensos de estrelas massivas que colapsam e explodem como supernovas. Esta estrela de neutrões recém-identificada é de uma variedade rara pois tem um campo magnético fraco e não tem uma companheira estelar. A estrela de nêutrons está localizada no remanescente de uma supernova - conhecida como 1E 0102.2-7219 (abreviada E0102) - na Pequena Nuvem de Magalhães, a 200.000 anos-luz da Terra.  A nova composição de E0102 permite que os astrônomos aprendam novos detalhes sobre este objeto que foi descoberto há mais de três décadas atrás. Nesta imagem, os raios-X do Chandra têm tons azuis e roxos, enquanto os dados ópticos do instrumento MUSE (Multi Unit Spectroscopic Explorer) do VLT têm um tom vermelho brilhante. Os dados adicionais do Telescópio Espacial Hubble têm tons vermelhos escuros e verdes.

Remanescentes de supernova ricos em oxigênio, como E0102, são importantes para compreender como as estrelas massivas fundem os elementos mais leves nos mais pesados antes de explodirem. Vistos até alguns milhares de anos após a explosão original, os remanescentes ricos em oxigênio contêm os detritos expelidos do interior da estrela moribunda. Estes detritos (visíveis como a estrutura filamentar verde na imagem combinada) são observados hoje a passar pelo espaço depois de expulsos a milhões de quilômetros por hora.

As observações de E0102 pelo Chandra mostram que o remanescente de supernova é dominado por uma grande estrutura em forma de anel em raios-X, associada à onda de choque da supernova. Os novos dados MUSE revelaram um anel mais pequeno de gás (em vermelho brilhante) que está a expandir-se mais lentamente do que a onda de choque. No centro deste anel está uma fonte de raios-X semelhante a um ponto azul. Juntos, o pequeno anel e a fonte pontual agem como um alvo celeste.

Os dados combinados do Chandra e do MUSE sugerem que esta fonte é uma estrela de nêutrons isolada, criada na explosão de supernova há cerca de dois milênios. A assinatura de energia de raios-X desta fonte, ou "espectro", é muito semelhante à das estrelas de nêutrons localizadas no centro de outros dois famosos remanescentes de supernova: Cassiopeia A (Cas A) e Puppis A. Estas duas estrelas de nêutrons também não têm estrelas companheiras.

A ausência de evidências de emissão de rádio estendida ou de radiação de raios-X pulsada, tipicamente associadas com estrelas de nêutrons altamente magnetizadas e de rotação veloz, indica que os astrônomos detectaram os raios-X da superfície quente de uma estrela de nêutrons isolada com campos magnéticos fracos. Foram detectados, na Via Láctea, cerca de 10 objetos deste tipo, mas este é o primeiro detectado fora da nossa Galáxia.

Mas como é que esta estrela de nêutrons acabou na sua posição atual, aparentemente deslocada do centro da chamada concha circular de emissão de raios-X produzida pela onda de choque da supernova? Uma possibilidade é que a explosão de supernova ocorreu perto do meio do remanescente, mas a estrela de nêutrons foi expulsa do local por uma explosão assimétrica, a uma velocidade alta de aproximadamente 3,2 milhões de quilômetros por hora. No entanto, neste cenário, é difícil explicar por que a estrela de nêutrons está hoje tão bem cercada pelo recém-descoberto anel de gás visto nos comprimentos de onda visíveis.

Outra explicação possível é que a estrela de nêutrons está a mover-se lentamente e a sua posição atual é aproximadamente onde a explosão de supernova teve lugar. Neste caso, o material no anel ótico pode ter sido expelido ou durante a explosão de supernova, ou pela progenitora condenada até alguns milhares de anos antes.

Um desafio deste segundo cenário é que o local da explosão estaria localizado bem longe do centro do remanescente, conforme determinado pela emissão prolongada de raios-X. Isto implicaria um conjunto especial de circunstâncias para os arredores de E0102: por exemplo, uma cavidade esculpida pelos ventos da estrela progenitora antes da explosão de supernova e variações na densidade do gás e poeira interestelar em torno do remanescente.  As futuras observações de E0102 em comprimentos de onda de raios-X, óticos e de rádio devem ajudar os astrônomos a resolver este novo e empolgante mistério apresentado pela solitária estrela de nêutrons.

O artigo que descreve estes resultados foi publicado na edição de abril da Nature Astronomy e está disponível online.
Fonte: http://www.ccvalg.pt/astronomia

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