Webb localiza reservatórios de poeira em duas supernovas

Pesquisadores usando o Telescópio Espacial James Webb, da Nasa, fizeram grandes avanços na confirmação da fonte de poeira nas primeiras galáxias. 

Observações de duas supernovas do Tipo II, Supernova 2004et (SN 2004et) e Supernova 2017eaw (SN 2017eaw), revelaram grandes quantidades de poeira dentro da ejeção de cada um desses objetos. 

Imagens do Telescópio Espacial James Webb, da Nasa, revelam grandes quantidades de poeira dentro da Supernova 2004et e da Supernova 2017. Essas supernovas estão localizadas na galáxia espiral NGC 6946, a 22 milhões de anos-luz de distância da Terra. A forma hexagonal do SN 2004et na imagem de Webb é um artefato do espelho e das escoras do telescópio – quando a luz brilhante de uma fonte pontual é observada, a luz interage com as bordas afiadas do telescópio, criando picos de difração. Nessas imagens, azul, verde e vermelho foram atribuídos aos dados MIRI do Webb em 10; 11,3, 12,8 e 15,0; e 18 e 21 micras (F1000W; F1130, F1280W e F1500; e F1800W e F2100W, respectivamente). Créditos: NASA, ESA, CSA, Ori Fox (STScI), Melissa Shahbandeh (STScI), Alyssa Pagan (STScI)

A massa encontrada pelos pesquisadores apoia a teoria de que as supernovas desempenharam um papel fundamental no fornecimento de poeira para o universo primitivo. A poeira é um bloco de construção para muitas coisas em nosso universo – planetas em particular. À medida que a poeira de estrelas moribundas se espalha pelo espaço, ela carrega elementos essenciais para ajudar a dar origem à próxima geração de estrelas e seus planetas. 

De onde vem essa poeira intriga os astrônomos há décadas. Uma fonte significativa de poeira cósmica pode ser supernovas – depois que a estrela moribunda explode, seu gás restante se expande e esfria para criar poeira.

"As evidências diretas desse fenômeno foram escassas até este ponto, com nossas capacidades permitindo apenas estudar a população de poeira em uma supernova relativamente próxima até hoje – Supernova 1987A, a 170.000 anos-luz de distância da Terra", disse a principal autora do estudo, Melissa Shahbandeh, da Universidade Johns Hopkins e do Instituto de Ciência do Telescópio Espacial em Baltimore, Maryland. "Quando o gás esfria o suficiente para formar poeira, essa poeira só é detectável em comprimentos de onda infravermelhos médios, desde que você tenha sensibilidade suficiente."

Esta imagem de NGC 6946 destacando duas supernovas, SN 2004et e SN 2017eaw, pela MIRI (Mid-Infrared Camera) da Webb, mostra setas de bússola, barra de escala e chave de cor para referência. As setas dos ventos norte e leste mostram a orientação da imagem no céu. A barra de escala é rotulada como 2.600 anos-luz. Esta imagem mostra comprimentos de onda invisíveis de luz no infravermelho médio que foram traduzidos em cores de luz visível. A chave de cor mostra quais filtros MIRI foram usados ao coletar a luz. A cor de cada nome de filtro é a cor da luz visível usada para representar a luz infravermelha que passa por esse filtro. Nessas imagens, azul, verde e vermelho foram atribuídos aos dados MIRI do Webb em 10; 11,3, 12,8 e 15,0; e 18 e 21 micras (F1000W; F1130W, F1280W e F1500W; e F1800W e F2100W, respectivamente). Créditos: NASA, ESA, CSA, Ori Fox (STScI), Melissa Shahbandeh (STScI), Alyssa Pagan (STScI)

Para supernovas mais distantes que a SN 1987A, como a SN 2004et e a SN 2017eaw, ambas em NGC 6946 a cerca de 22 milhões de anos-luz de distância, essa combinação de cobertura de comprimento de onda e sensibilidade requintada só pode ser obtida com o MIRI (Mid-Infrared Instrument) do Webb.

As observações do Webb são o primeiro avanço no estudo da produção de poeira a partir de supernovas desde a detecção de poeira recém-formada na SN 1987A com o telescópio Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) há quase uma década.

Outro resultado particularmente intrigante de seu estudo não é apenas a detecção de poeira, mas a quantidade de poeira detectada neste estágio inicial da vida da supernova. Na SN 2004et, os pesquisadores encontraram mais de 5.000 massas terrestres de poeira.

"Quando você olha para o cálculo de quanta poeira estamos vendo no SN 2004et, especialmente, ele rivaliza com as medições do SN 1987A, e é apenas uma fração da idade", acrescentou o líder do programa, Ori Fox, do Space Telescope Science Institute. "É a maior massa de poeira detectada em supernovas desde a SN 1987A."

Esta imagem do Observatório Nacional Kitt Peak de NGC 6496 contextualiza as localizações da Supernova 2004et e da Supernova 2017 dentro da galáxia. Cientistas usando o MIRI (Mid-Infrared Instrument) do Telescópio Espacial James Webb da NASA encontraram grandes quantidades de poeira dentro de duas supernovas do Tipo II, Supernova 2004et (SN 2004et) e Supernova 2017eaw (SN 2017eaw), localizadas a 22 milhões de anos-luz de distância da Terra na galáxia espiral NGC 6946. As grandes quantidades de poeira encontradas nessas supernovas usando MIRI sustentam que as supernovas desempenharam um papel fundamental no fornecimento de poeira para o universo primitivo. Créditos: KPNO, NOIRLab da NSF, AURA, Alyssa Pagan (STScI)

Observações mostraram aos astrônomos que galáxias jovens e distantes estão cheias de poeira, mas essas galáxias não têm idade suficiente para que estrelas de massa intermediária, como o Sol, tenham fornecido a poeira à medida que envelhecem. Estrelas mais massivas e de vida curta poderiam ter morrido em breve e em número suficiente para criar tanta poeira. 

Embora os astrônomos tenham confirmado que as supernovas produzem poeira, a questão persiste sobre quanto dessa poeira pode sobreviver aos choques internos que reverberam após a explosão. Ver essa quantidade de poeira neste estágio da vida útil do SN 2004et e do SN 2017eaw sugere que a poeira pode sobreviver à onda de choque – evidência de que as supernovas realmente são fábricas de poeira importantes, afinal.

Os pesquisadores também observam que as estimativas atuais da massa podem ser a ponta do iceberg. Embora o Webb tenha permitido que os pesquisadores medissem a poeira mais fria do que nunca, pode haver poeira mais fria e não detectada irradiando ainda mais para o espectro eletromagnético que permanece obscurecido pelas camadas mais externas de poeira.

Os pesquisadores enfatizaram que as novas descobertas também são apenas uma dica de novas capacidades de pesquisa sobre supernovas e sua produção de poeira usando Webb, e o que isso pode nos dizer sobre as estrelas de onde vieram.

"Há uma empolgação crescente para entender o que essa poeira também implica sobre o núcleo da estrela que explodiu", disse Fox. "Depois de olhar para essas descobertas específicas, acho que nossos colegas pesquisadores vão pensar em maneiras inovadoras de trabalhar com essas supernovas empoeiradas no futuro."

SN 2004et e SN2017eaw são os primeiros de cinco alvos incluídos neste programa. As observações foram concluídas como parte do programa Webb General Observer 2666. O artigo foi publicado no Monthly Notices of the Royal Astronomical Society em 5 de julho.

Fonte: nasa.gov