Satélite japonês estuda cena do crime de uma supernova. A culpada é uma anã branca

Suzaku / CXC, DSS / JPL-Caltech / NASA

Um estudo de 3C 397, um remanescente de supernova visto aqui em raios-X pelo Observatório de raios-X Chandra (púrpura) e pelo Suzaku (azul), indica que a explosão surgiu a partir de uma única anã branca que acumulou matéria de uma companheira estelar normal. A anã branca explodiu quando atingiu cerca das 1,4 massas solares.

Um estudo de 3C 397, um remanescente de supernova visto aqui em raios-X pelo Observatório de raios-X Chandra (púrpura) e pelo Suzaku (azul), indica que a explosão surgiu a partir de uma única anã branca que acumulou matéria de uma companheira estelar normal. A anã branca explodiu quando atingiu cerca das 1,4 massas solares.

Usando dados de arquivo do satélite de raios-X Suzaku, liderado pelo Japão, astrónomos determinaram a massa pré-explosão de uma estrela anã branca que rebentou há milhares de anos atrás. A medição sugere fortemente que a explosão envolveu apenas uma única anã branca, descartando um cenário alternativo bem estabelecido que envolve um par de anãs brancas em fusão.

“Cada vez mais evidências indicam que ambos os mecanismos produzem o que chamamos de supernovas do Tipo Ia,” afirma o investigador principal Hiroya Yamaguchi, astrofísico do Centro de Voo Espacial Goddard da NASA em Greenbelt, no estado americano de Maryland. “Para compreender como é que estas estrelas explodem, precisamos de estudar os destroços em detalhe e com instrumentos sensíveis, como aqueles no Suzaku.”

Os cientistas analisaram observações de arquivo de um remanescente de supernova chamado 3C 397, localizado a cerca de 33 mil anos-luz de distância na direção da constelação de Águia. Os astrónomos estimam que esta nuvem estelar de detritos tem vindo a expandir-se há já 1.000-2.000 anos, o que torna 3C 397 um remanescente de meia-idade.

A equipa fez deteções claras de elementos cruciais para a massa da anã branca usando dados do XIS (X-ray Imaging Spectrometer) do Suzaku. A observação, levada a cabo em outubro de 2010 a energias entre os 5.000 e os 9.000 eV (eletrões-volt), forneceu uma exposição total efetiva de 19 horas.

Os dados infravermelhos do Telescópio Espacial Spitzer da NASA forneceram mais informações sobre a quantidade de gás e poeira que o remanescente em expansão recolheu à medida que viaja pelo espaço interestelar. As observações, em abril de 2005, indicaram que 3C 397 varreu o equivalente a 18 vezes a massa da anã branca original. Como resultado, a equipa conclui que as ondas de choque aqueceram minuciosamente as zonas mais interiores do remanescente.

A maioria das estrelas de baixa e média massa, semelhantes ao Sol, terminam as suas vidas como anãs brancas. Uma anã branca típica é tão massiva quanto o nosso Sol, mas com aproximadamente o tamanho da Terra. Isto coloca as anãs brancas entre os objetos mais densos que os cientistas conhecem, superadas apenas pelas estrelas de neutrões e pelos buracos negros.

“As anãs brancas permanecem estáveis até cerca das 1,4 massas solares,” afirma Carles Badenes, membro da equipa e professor assistente do Departamento de Física e Astronomia da Universidade de Pittsburgh, Pensilvânia, EUA. “As anãs brancas perto deste limite estão à beira de uma explosão catastrófica. Só precisam de um pouco mais de massa.”

Até recentemente, os astrónomos pensavam que o modo mais provável de uma anã branca ganhar massa seria como companheira de uma estrela parecida com o Sol num sistema binário íntimo. Ao acumular matéria da companheira, a anã branca pode, ao longo de milhões de anos, ultrapassar o limite estável e explodir. É provável que a estrela companheira sobreviva ao evento, mas os astrónomos encontraram poucas evidências para tal, sugerindo a necessidade de um modelo alternativo.

No cenário de fusão, a explosão é desencadeada por um par de anãs brancas com menos massa, cujas órbitas apertam ao longo do tempo até que eventualmente fundem-se e explodem.

“Nós podemos distinguir qual destes cenário é o responsável por um determinado remanescente de supernova através da contagem do níquel e do manganês na nuvem em expansão,” afirma Brian Williams, astrofísico de Goddard. “A explosão de uma única anã branca perto do seu limite de massa irá produzir valores significativamente diferentes desses elementos do que uma fusão.”

A equipa também mediu o ferro e o crómio, que são produzidos em todas explosões do Tipo Ia, como forma de padronizar os seus cálculos.

O estudo, publicado na edição de 12 de março da revista The Astrophysical Journal Letters, faz parte de um programa de pesquisa do Suzaku destinado a ajudar os astrónomos a compreender melhor a diversidade das supernovas do Tipo Ia, uma classe importante de explosão estelar usada para estudar o Universo distante. Este achado mostra que pelo menos algumas das supernovas do Tipo Ia devem ter companheiras estelares sobreviventes e a equipa salienta que a busca por estas estrelas deve continuar.

Lançado no dia 10 de julho de 2005, o Suzaku foi desenvolvido pelo ISAS (Japanese Institute of Space and Astronautical Science), parte da JAXA, a agência espacial japonesa, em colaboração com a NASA e outras instituições japonesas e norte-americanas.

CCVAlg

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