Supernova dente-de-leão revelada em 3-D
Cientista do CfA ajuda a
liderar novas observações que investigam uma esfera de filamentos ao redor de
uma estrela morta
Ilustração artística de filamentos se estendendo de uma supernova testemunhada no ano de 1181. Crédito: Adam Makarenko
Por quase seis meses, durante o
ano de 1181, as pessoas olharam para o céu para encontrar uma nova estrela
brilhando na constelação de Cassiopeia. Astrônomos chineses e japoneses
registraram o evento raro, uma explosão de uma estrela, ou supernova.
Mas foi somente em 2013 que os
restos da explosão foram finalmente encontrados. Como parte de um projeto de
cientista cidadão, a astrônoma amadora Dana Patchick — que havia examinado
imagens tiradas pelo agora aposentado Wide-field Infrared Survey Explorer, ou
WISE — encontrou uma nebulosa no local onde a supernova ocorreu.
Outras observações convenceram os
astrônomos de que essa nebulosa, chamada Pa 30, era de fato o material ejetado
restante da supernova de 1181. Mais tarde, em 2023, filamentos estranhos
emanando do remanescente da supernova foram descobertos, que lembram as pétalas
finas de uma flor de dente-de-leão.
Agora, com a ajuda do Keck Cosmic
Web Imager, construído pelo Caltech no Observatório WM Keck, no Havaí, os
astrônomos mapearam a localização e a velocidade desses filamentos incomuns em
três dimensões pela primeira vez.
"Uma imagem padrão do
remanescente de supernova seria como uma foto estática de uma exibição de fogos
de artifício", diz o coautor Professor de Física do Caltech Christopher
Martin, que liderou a equipe que construiu o KCWI. "O KCWI nos dá algo
como um 'filme', já que podemos medir o movimento das brasas da explosão
conforme elas saem da explosão central."
Acredita-se que a supernova de
1181 tenha ocorrido quando uma explosão termonuclear foi desencadeada em uma
estrela densa e morta chamada anã branca. Normalmente, a anã branca seria
completamente destruída nesse tipo de explosão, mas neste caso parte da estrela
sobreviveu, deixando para trás uma espécie de "estrela zumbi". Esse
tipo de explosão parcial é chamado de supernova Tipo Iax. "Como essa foi
uma explosão fracassada, ela foi mais fraca do que as supernovas normais, o que
se mostrou consistente com os registros históricos", diz Caiazzo.
Os astrônomos sabem que o
material na nebulosa que circunda a estrela remanescente foi ejetado na
explosão, mas não está claro como os filamentos peculiares se formaram.
Para sondar a estrutura
tridimensional do remanescente da supernova, os astrônomos recorreram ao KCWI,
um instrumento que pode capturar informações espectrais para cada pixel em uma
imagem. Isso permitiu que a equipe medisse os movimentos dos filamentos saindo
do centro da explosão e, finalmente, criasse um mapa 3D da estrutura. A luz do
material que está voando em nossa direção será deslocada para a extremidade
azul do espectro (deslocada para o azul), enquanto a luz do material que se
afasta de nós será deslocada para a extremidade vermelha do espectro (deslocada
para o vermelho).
Isso é análogo ao desvio Doppler
que se pode ouvir quando um caminhão de bombeiro passa correndo. Conforme o
veículo se move em nossa direção, as ondas sonoras de sua buzina se comprimem
em frequências mais altas; conforme o caminhão se afasta de nós, as ondas
sonoras se alongam em frequências mais baixas.
Especificamente, o "braço
vermelho" do instrumento KCWI, que foi instalado em Keck no verão passado,
foi usado para este estudo. O KCWI consiste em duas metades: uma captura
comprimentos de onda de luz na extremidade azul do espectro visível, e a outra
metade cobre a extremidade vermelha do espectro, além da luz infravermelha.
"A adição do braço vermelho
mais que dobrou a cobertura espectral do KCWI e tornou essas observações
possíveis", diz o aluno de pós-graduação e coautor do Caltech Nikolaus
Prusinski. "Este mapa 3-D compreende as medições espaciais e espectrais
mais sensíveis de Pa 30 até o momento e detém o recorde atual para a maior
região contígua pesquisada com o canal vermelho."
Os resultados mostraram que o
material está viajando a uma velocidade de aproximadamente 1.000 quilômetros
por segundo.
"Descobrimos que o material
nos filamentos está se expandindo balisticamente", diz Cunningham.
"Isso significa que o material não foi desacelerado ou acelerado desde a
explosão. A partir das velocidades medidas, olhando para trás no tempo, você
pode apontar a explosão quase exatamente para o ano 1181."
As informações 3D também
revelaram uma grande cavidade dentro da estrutura esférica e fina, além de
algumas evidências de que a explosão da supernova de 1181 ocorreu de forma
assimétrica.
Quanto a como os filamentos se
formaram após a explosão, os cientistas ainda estão intrigados. "Uma onda
de choque reversa pode estar condensando a poeira ao redor em filamentos, mas
ainda não sabemos", diz Cunningham. "A morfologia deste objeto é
muito estranha e fascinante."
Fonte: Centro de
Astrofísica | Harvard & Smithsonian
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