Explosão galáctica oferece aos astrofísicos uma nova visão sobre o cosmos

Usando dados do primeiro ano de observação interestelar do James Webb Space Telescope, uma equipe internacional de pesquisadores foi capaz de ver serendipamente uma supernova explosiva em uma galáxia espiral distante.

SN 2021AEFX no NGC 1566 a ± 2-21 ?m. Painel esquerdo: Miri F1130W Phangs-jwst Imagem de NGC 1566 mostrando a localização do SN 2021AEFX, marcada com um círculo verde. Painéis à direita: Zoom-ins no SN 2021AEFX em cada filtro Phangs-James Webb. Os quatro principais painéis mostram 200 pc × 200 recutas de PC de imagens de nircam a 2,0-3,6 ?m. Os quatro painéis inferiores mostram imagens de 1 kpc × 1 kpc miri a 7,7-21 ?m. O círculo verde interno marca a abertura usada na medição da fotometria, e os dois círculos cianos tracejados concêntricos marcam as aberturas interna e externa usadas para a subtração de fundo. Crédito: The Astrophysical Journal Letters (2023). Doi: 10.3847/2041-8213/acb6d8 

O estudo, publicado recentemente no The Astrophysical Journal Letters, fornece novas medidas infravermelhas de uma das galáxias mais brilhantes em nosso bairro cósmico, NGC 1566, também conhecido como dançarino espanhol. Localizada a cerca de 40 milhões de anos-luz da Terra, o centro extremamente ativo da galáxia levou a se tornar especialmente popular entre os cientistas que visam aprender mais sobre como as nebulosas formadoras de estrelas se formam e evoluem.

Nesse caso, os cientistas foram capazes de pesquisar uma supernova tipo 1A-a explosão de uma estrela anã branca de oxigênio em carbono, que Michael Tucker, membro do Centro de Cosmologia e Física das Astropartículas da Universidade Estadual de Ohio e co-autor da O estudo, disse os pesquisadores apanhados por mera chance enquanto estudavam o NGC 1566.

“As explosões da anã branca são importantes para o campo da cosmologia, pois os astrônomos geralmente as usam como indicadores de distância”, disse Tucker. “Eles também produzem uma grande parte dos elementos do grupo de ferro no universo, como ferro, cobalto e níquel”.

A pesquisa foi possível graças à pesquisa Phangs-James Webb, que, devido ao seu vasto inventário de medições de cluster de estrelas, foi usado para criar um conjunto de dados de referência para estudar em galáxias próximas. Ao analisar as imagens tiradas do núcleo da Supernova, Tucker e a co-autora Ness Mayker Chen, uma estudante de graduação em astronomia no estado de Ohio que liderou o estudo, teve como objetivo investigar como certos elementos químicos são emitidos no cosmos circundante após uma explosão.

Por exemplo, elementos leves como hidrogênio e hélio foram formados durante o Big Bang, mas elementos mais pesados podem ser criados apenas através das reações termonucleares que acontecem dentro das supernovas. Compreender como essas reações estelares afetam a distribuição de elementos de ferro ao redor do cosmos, pode dar aos pesquisadores uma visão mais profunda da formação química do universo, disse Tucker.

“Quando uma supernova explode, ele se expande e, ao mesmo tempo, podemos ver essencialmente diferentes camadas de ejetas, o que nos permite investigar o núcleo da nebulosa”, disse ele. Alimentado por um processo chamado decaimento radioativo-em que um átomo instável libera energia para se tornar mais estável-os supernovas emitem fótons de alta energia. Nesse caso, o estudo se concentrou especificamente em como o Cobalt-56 isótopo decai em ferro-56.

Usando dados dos instrumentos de câmera do infravermelho próximo e do infravermelho médio da James Webb para investigar a evolução dessas emissões, os pesquisadores descobriram que mais de 200 dias após o evento inicial, a Supernova Ejecta ainda era visível em comprimentos de onda infravermelhos que seriam impossíveis de imaginar da imagem do chão.

“Este é um daqueles estudos em que, se nossos resultados não fossem o que esperávamos, teria sido realmente preocupante”, disse ele. “Sempre assumimos que a energia não escape dos ejetos, mas até o James Webb, era apenas uma teoria”.

Por muitos anos, não ficou claro se as partículas em movimento rápido produzidas quando o cobalto-56 decairam em ferro-56 penetraram no ambiente circundante ou foram retidas pelos campos magnéticos criam as supernovas.

No entanto, ao fornecer novas informações sobre as propriedades de resfriamento da Supernova Ejecta, o estudo confirma que, na maioria das circunstâncias, o ejeta não escapa dos limites da explosão. Isso reafirma muitas das suposições que os cientistas fizeram no passado sobre como essas entidades complexas funcionam, disse Tucker.

“Este estudo valida quase 20 anos de ciência”, disse ele. “Isso não responde a todas as perguntas, mas faz um bom trabalho em pelo menos mostrar que nossas suposições não foram catastroficamente erradas”.

Futuras observações do James Webb continuarão ajudando os cientistas a desenvolver suas teorias sobre formação e evolução das estrelas, mas Tucker disse que mais acesso a outros tipos de filtros de imagem também podem ajudar a testá -los, criando mais oportunidades de entender maravilhas muito além das bordas de nossa própria galáxia .

“O poder do James Webb é realmente incomparável”, disse Tucker. “É realmente promissor que estamos realizando esse tipo de ciência e com o James Webb, há uma boa chance de que não apenas possamos fazer o mesmo para diferentes tipos de supernovas, mas fazê -lo ainda melhor”.

Fonte: phys.org