Investigadores capturam o flash ótico mais rápido emitido por uma supernova recém-nascida
Uma equipe de astrónomos descobriu o flash ótico mais rápido de uma supernova Tipo Ia e relata um estudo publicado dia 8 de dezembro na revista The Astrophysical Journal Letters.
Muitas estrelas terminam as suas vidas por meio de uma explosão espetacular. A maioria das estrelas massivas explodirá como uma supernova. Embora uma estrela anã branca seja o remanescente de uma estrela de massa intermédia como o nosso Sol, ela pode explodir se a estrela fizer parte de um sistema estelar binário íntimo, onde duas estrelas se orbitam uma à outra. Este tipo de supernova é classificado como supernova Tipo Ia.
Por causa do brilho uniforme e extremamente alto das supernovas Tipo Ia, cerca de 5 mil milhões de vezes mais brilhantes que o nosso Sol, são amplamente usadas por investigadores como uma vela padrão para medições de distância em astronomia. Como exemplo de maior sucesso, as supernovas Tipo Ia ajudaram os cientistas a descobrir a expansão acelerada do nosso Universo. Mas, apesar do grande sucesso da cosmologia das supernovas Tipo Ia, os investigadores ainda debatem questões básicas como o aspeto dos sistemas progenitores das supernovas Tipo Ia e o modo como as explosões das supernovas Tipo Ia são iniciadas.
Painéis no topo: as primeiras observações de três noites de uma peculiar supernova Tipo Ia, Tomo-e202004aaelb (SN 2020hvf), com a câmara Tomo-e Gozen. Painéis em baixo: curvas de luz esquemáticas de Tomo-e202004aaelb (os círculos verdes denotam os estágios em que a supernova estava durante as observações do painel superior correspondente). Crédito: Kavli IPMU, Universidade de Tóquio
Para resolver estes problemas de longa data, uma equipa de astrónomos liderada por Ji-an Jiang, do Instituto Kavli para Física e Matemática do Universo, tentou capturar supernovas Tipo Ia até um dia após as suas explosões, de nome supernovas Tipo Ia de fase inicial, usando novas instalações de levantamento de campo amplo, incluindo a câmara Tomo-e Gozen, o primeiro gerador, do mundo, de mosaicos de campo amplo com sensor CMOS.
Ao verificar regularmente as candidatas a supernova Tipo Ia de fase inicial descobertas pelo levantamento de transientes Tomo-e, uma candidata chamada Tomo-e202004aaelb chamou a atenção de Jiang.
"Tomo-e202004aaelb foi descoberta como tendo alto brilho no dia 21 de abril de 2020. Surpreendentemente, o seu brilho mostrou uma variação significativa nos dois dias seguintes e depois comportou-se como uma supernova Tipo Ia de fase inicial normal. Descobrimos várias supernovas Tipo Ia de fase inicial que mostram um excesso de emissão interessante nos primeiros dias das suas explosões, mas nunca tínhamos visto uma emissão precoce tão rápida e proeminente em comprimentos de onda óticos. Graças ao modo de levantamento de alta cadência e ao excelente desempenho da Tomo-e Gozen, pudemos capturar perfeitamente esta característica pela primeira vez. Um flash precoce tão rápido deve ter origem diferente em comparação com as supernovas Tipo Ia em excesso anteriormente descobertas," disse Jiang.
As simulações computacionais pelo professor Keiichi Maeda, da Universidade de Quioto, mostraram que a origem do misterioso e rápido flash ótico pode ser explicada pela energia libertada a partir de uma interação entre o material ejetado da supernova e um material circunstelar denso e confinado logo após a explosão de supernova.
"Nunca tínhamos visto um flash assim tão curto e brilhante em qualquer supernova Tipo Ia, mesmo com o número recente e cada vez maior de descobertas realizadas logo após a explosão de supernova, incluindo aquelas descobertas pela nossa equipa. A natureza deste material circunstelar deve refletir a natureza da estrela progenitora e, portanto, esta é a chave para entender que tipo de estrela explode e como o faz. Uma questão é o que torna esta supernova específica tão especial," disse Maeda.
Por meio de observações espectroscópicas pelo telescópio Seimei da Universidade de Quioto, a equipa descobriu que a supernova é uma variante das supernovas Tipo Ia mais brilhantes.
"Na primeira análise do espectro obtido logo o flash inicial, destacou-se como algo diferente das supernovas normais. Notámos que uma classe mais brilhante de supernovas Tipo Ia poderia parecer-se com esta se fossem observadas numa fase tão inicial. A nossa classificação foi subsequentemente confirmada à medida que o espectro evoluía para se parecer cada vez mais com as brilhantes supernovas Tipo Ia," disse o investigador Miho Kawabata da Universidade de Quioto.
O resultado da equipe mostra que pelo menos uma fração das supernovas Tipo Ia têm origem num ambiente circunstelar denso, o que fornece uma restrição estrita ao sistema progenitor destes fenómenos espetaculares no nosso Universo. Tendo em que conta que Tomo-e202004aaelb (SN 2020hvf) é muito mais brilhante do que as típicas supernovas Tipo Ia usadas como indicador de distância, a descoberta permitirá que Jiang e colaboradores testem várias teorias propostas para estas peculiares supernovas superluminosas Tipo Ia.
"Construímos anteriormente modelos teóricos de anãs brancas giratórias de massa super-Chandrasekhar e das suas explosões. Estes modelos massivos podem ser consistentes com o brilho máximo de SN 2020hvf, mas é necessário mais trabalho teórico para explicar as propriedades observacionais detalhadas. SN 2020hvf forneceu uma oportunidade maravilhosa de colaboração entre a teoria e as observações," disse Ken'ichi Nomoto, cientista sénior do Instituto Kavli para Física e Matemática do Universo.
A equipa de Jiang vai continuar a procurar a resposta para a questão de longa data da origem das supernovas Tipo Ia, realizando levantamentos transientes com telescópios por todo o mundo.
"Usámos as supernovas Tipo Ia para medir a expansão do Universo, embora as suas origens não sejam bem compreendidas. A fotometria das supernovas Tipo Ia de fase inicial fornece informações únicas para entender as suas origens e, portanto, deve contribuir para medições mais precisas da expansão do Universo no futuro próximo," disse o professor Mamoru Doi, da Universidade de Quioto e cientista do Instituto Kavli para Física e Matemática do Universo.
Fonte: Astronomia OnLine
Comentários
Postar um comentário
Se você achou interessante essa postagem deixe seu comentario!