IXPE da NASA desvenda mistérios da histórica supernova Tycho

Uma equipe internacional de cientistas descobriu novas informações sobre os restos de uma estrela cuja explosão foi descoberta há 450 anos. Os resultados forneceram novas pistas sobre como as condições nas ondas de choque criadas por explosões estelares titânicas, chamadas supernovas, aceleram as partículas para perto da velocidade da luz.

O remanescente de supernova é chamado Tycho, nomeado em homenagem ao astrônomo dinamarquês Tycho Brahe, que notou o brilho brilhante desta nova "estrela" na constelação de Cassiopeia em 1572. No novo estudo, os astrônomos usaram o Imaging X-ray Polarimetry Explorer (IXPE) da NASA para estudar raios-X polarizados do remanescente da supernova Tycho.

Usando dados do Imaging X-ray Polarimetry Explorer (IXPE) da NASA, pesquisadores internacionais descobriram novas informações sobre o remanescente de supernova Tycho, uma estrela explodida na constelação de Cassiopeia, cuja luz foi vista pela primeira vez na Terra em 1572. Os resultados oferecem novas pistas sobre como as ondas de choque criadas por essas explosões estelares titânicas aceleram as partículas até quase a velocidade da luz e revelam, pela primeira vez, a geometria dos campos magnéticos próximos à onda de explosão da supernova, que forma um limite em torno do material ejetado, como visto nesta imagem composta. Os dados do IXPE (roxo escuro e branco) foram combinados com dados do Observatório de Raios-X Chandra da NASA (vermelho e azul) e sobrepostos com as estrelas no campo de visão, conforme capturado pelo Digitized Sky Survey. Créditos: Raio-X (IXPE: NASA/ASI/MSFC/INAF/R. Ferrazzoli, et al.), (Chandra: NASA/CXC/RIKEN & GSFC/T. Sato et al.) Óptica: DSS Processamento de imagens: NASA/CXC/SAO/K. Arcand, L.Frattare & N.Wolk 

O IXPE revelou, pela primeira vez, a geometria dos campos magnéticos próximos à onda de choque, que ainda está se propagando a partir da explosão inicial e forma um limite em torno do material ejetado. Entender a geometria do campo magnético permite que os cientistas investiguem melhor como as partículas são aceleradas lá.

"Como uma das chamadas supernovas históricas, Tycho foi observada pela humanidade no passado e teve um impacto social e até artístico duradouro", disse o Dr. Riccardo Ferrazzoli, pesquisador do Instituto Nacional Italiano de Astrofísica, em Roma, que faz parceria com a NASA na missão IXPE.

"É emocionante estar aqui, 450 anos após sua primeira aparição no céu, ver este objeto novamente com novos olhos e aprender com ele." Ferrazzoli é o principal autor das descobertas recém-publicadas de Tycho, que aparecem na última edição do The Astrophysical Journal.

Medir a polarização de raios-X diz aos cientistas a direção média e a ordenação do campo magnético das ondas de luz que compõem os raios-X de uma fonte de alta energia como Tycho. Os raios-X polarizados são produzidos por elétrons que se movem no campo magnético em um processo chamado "emissão síncrotron".

A direção de polarização dos raios-X pode ser mapeada de volta para a direção dos campos magnéticos no local onde os raios-X foram gerados. Essas informações ajudam os cientistas a abordar algumas das maiores questões da astrofísica, como a forma como Tycho e outros objetos aceleram partículas mais próximas da velocidade da luz do que os aceleradores de partículas mais poderosos da Terra.

"O processo pelo qual um remanescente de supernova se torna um acelerador de partículas gigante envolve uma delicada dança entre a ordem e o caos", disse Patrick Slane, astrofísico sênior do Centro de Astrofísica | Harvard & Smithsonian em Cambridge, Massachusetts. "Campos magnéticos fortes e turbulentos são necessários, mas o IXPE está nos mostrando que há uma uniformidade em larga escala, ou coerência, envolvida também, estendendo-se até os locais onde a aceleração está ocorrendo."

Durante suas décadas de operação, o Observatório de Raios-X Chandra da NASA observou repetidamente o remanescente da supernova Tycho, ajudando os pesquisadores a fazer descobertas marcantes sobre essa formação fascinante. Com sua capacidade de identificar e rastrear a luz polarizada de raios-X, o IXPE baseia-se no trabalho de base estabelecido pelo Chandra. As informações do IXPE permitem que os cientistas entendam melhor o processo pelo qual os raios cósmicos, partículas altamente energéticas que permeiam nossa galáxia, são acelerados por restos de supernovas.

O IXPE ajudou a mapear a forma do campo magnético de Tycho com clareza e escala sem precedentes. Embora observatórios anteriores tenham analisado o campo magnético de Tycho em ondas de rádio, o IXPE mediu a forma do campo em escalas menores que um parsec, ou cerca de 3,26 anos-luz – um tamanho vasto em termos de experiência humana, mas os pesquisadores mais próximos já chegaram de observar a fonte dos "raios cósmicos" altamente energéticos emitidos por um desses fenômenos distantes. Essas informações são valiosas à medida que os cientistas exploram como as partículas são aceleradas na sequência da onda de explosão inicial.

Os pesquisadores também documentaram semelhanças e diferenças surpreendentes entre as descobertas do IXPE em Tycho e no remanescente de supernova Cassiopeia A, um assunto anterior de estudo. As direções gerais dos campos magnéticos em ambos os remanescentes de supernovas parecem ser radiais, esticadas ao longo de uma direção que se estende para fora. Mas Tycho produziu um grau muito maior de polarização de raios-X do que Cassiopeia A, sugerindo que pode possuir um campo magnético mais ordenado e menos turbulento.

A supernova Tycho é classificada como Tipo Ia, que ocorre quando uma estrela anã branca em um sistema binário destrói sua estrela companheira, capturando parte de sua massa e desencadeando uma violenta explosão. A obliteração da anã branca envia detritos para o espaço a velocidades tremendas. Acredita-se que tais eventos sejam a fonte da maioria dos raios cósmicos galácticos encontrados no espaço, incluindo aqueles que bombardeiam continuamente a atmosfera da Terra.

A própria explosão da supernova Tycho liberou tanta energia quanto o Sol lançaria ao longo de 10 bilhões de anos. Esse brilho tornou a supernova Tycho visível a olho nu aqui na Terra em 1572, quando foi vista por Brahe e outros observadores de estrelas, potencialmente incluindo um William Shakespeare de 8 anos de idade, que viria a descrevê-la em uma passagem inicial de "Hamlet" na virada do século 17.

O IXPE é uma colaboração entre a NASA e a Agência Espacial Italiana com parceiros e colaboradores científicos em 12 países. O IXPE é liderado pelo Marshall Space Flight Center da NASA em Huntsville, Alabama. A Ball Aerospace, com sede em Broomfield, Colorado, gerencia as operações de espaçonaves em conjunto com o Laboratório de Física Atmosférica e Espacial da Universidade do Colorado em Boulder.

Fonte: nasa.gov