O Telescópio James Webb acaba de resolver um mistério de explosão espacial de 37 anos
Os astrônomos agora sabem o que aconteceu com uma estrela que explodiu em 1987, perto o suficiente para que a luz brilhante da supernova fosse visível no céu noturno.
Com Betelgeuse recusando-se teimosamente a explodir tão cedo, a nossa melhor oportunidade para estudar a morte explosiva de uma estrela massiva é a SN 1987a, uma nuvem de detritos cósmicos gasosos e poeirentos em rápida expansão a 160.000 anos-luz de distância. SN 1987a é a única supernova visível a olho nu nos últimos 400 anos, e os astrónomos passaram décadas a observar o desenrolar das suas consequências. Mas até agora, os astrónomos não conseguiram detectar o núcleo queimado e colapsado da estrela morta, que deveria estar a arrefecer lentamente no centro da nuvem de detritos que se espalha.
Acontece que a estrela moribunda deixou para trás uma bola densamente compactada de nêutrons chamada estrela de nêutrons, e está emitindo poderosa radiação UV e raios X no espaço circundante, retirando elétrons dos últimos átomos que a estrela morta fundiu em seu núcleo. . A luz infravermelha emitida por esses átomos revelou a presença da estrela de nêutrons ao astrofísico Claes Fransson, da Universidade de Estocolmo, e aos seus colegas, que publicaram as suas descobertas na revista Science.
Fransson e seus colegas usaram o instrumento de infravermelho médio (MIRI) e o espectrômetro de infravermelho próximo (NIRSpec) do Telescópio Espacial James Webb (JWST) para medir o espectro de luz proveniente do centro da nuvem de detritos da supernova, perto de onde a estrela teria uma vez estive. (Um espectro é um mapa semelhante a um arco-íris de todos os comprimentos de onda individuais da luz proveniente de um objeto; cada elemento químico emite e absorve diferentes comprimentos de onda de luz, de modo que o espectro de um objeto pode dizer aos cientistas do que ele é feito.) Com base nesses dados, os pesquisadores descobriram que a radiação de alta energia retirou os elétrons dos átomos de enxofre e argônio, criando íons carregados positivamente que brilhavam intensamente no infravermelho.
Era como se os astrónomos estivessem a observar a impressão digital brilhante de uma estrela de neutrões.
Nos 37 anos desde que SN 1987a apareceu no céu noturno, os astrónomos observaram e mediram como o clarão brilhante da explosão diminuiu lentamente e a nuvem de detritos se espalhou para fora do local do cataclismo cósmico. Mas até agora, ninguém foi capaz de ver o seu centro para saber exatamente que tipo de cadáver estelar a enorme estrela deixou para trás.
Tal como a análise forense à escala galáctica, os astrónomos usaram o tamanho e o conteúdo da nuvem de detritos para reconstruir algumas informações básicas sobre a estrela. Já foi uma supergigante azul: uma estrela brilhante e quente com cerca de 15 a 20 vezes a massa do nosso Sol. Durante a supernova, o que restou do núcleo da estrela deveria ter colapsado numa estrela de neutrões: uma bola de matéria tão compactada que os seus átomos originais já nem sequer têm espaço para serem átomos, apenas neutrões. As estrelas de nêutrons são alguns dos objetos mais densos do universo; uma única colher de sopa retirada de um deles conteria tanta matéria quanto o Monte Everest.
Mas os detalhes são mais difíceis de prever. É possível que, na sequência da supernova, parte do gás da estrela antiga tenha caído de volta para a superfície ainda quente da estrela de neutrões, acrescentando massa suficiente para fazer a estrela de neutrões colapsar ainda mais sob a sua gravidade, gerando uma buraco negro.
Os astrônomos não conseguiram reunir os detalhes das consequências da supernova porque a poeira da explosão envolveu a área ao redor do cadáver estelar, tornando impossível obter uma visão clara da estrela de nêutrons ou do buraco negro que se esconde no coração da supernova. nuvem de detritos. Assim, embora os astrónomos esperassem encontrar uma estrela de neutrões no centro de SN 1987a, esta é a primeira confirmação direta de que as suas previsões estavam corretas.
Enxofre e argônio estariam entre os últimos elementos que a estrela morta criou antes de seu final explosivo. Ambos os elementos são formados pela fusão de átomos de silício e oxigênio nas profundezas do coração de uma estrela massiva, então sua presença era uma pista de que os astrônomos estavam perto do centro da cena do crime cósmico. E o fato de esses elementos terem sido despojados de seus elétrons era uma pista sobre o que se escondia dentro deles.
É necessária uma poderosa radiação ultravioleta e de raios X para remover os elétrons e transformar átomos comuns de argônio e enxofre em íons irradiados. Quando Fransson e seus colegas usaram simulações de computador para ver que tipo de objeto poderia produzir radiação suficiente para criar os íons que o JWST viu, apenas duas explicações se encaixaram. E ambos exigiam uma estrela de nêutrons, não um buraco negro, cujo efeito sobre o gás próximo seria “muito mais fraco neste momento”, disse Fransson ao Inverse .
Uma opção é uma estrela de nêutrons que ainda está muito quente, mas esfria lentamente. A sua superfície estaria a cerca de um milhão de graus Fahrenheit (que é extremamente quente, mas também muito mais fria do que os mil milhões de graus que teria ostentado momentos após o colapso da estrela). A estrela de nêutrons quente brilharia intensamente com luz ultravioleta e raios X – o suficiente para ionizar o gás argônio e o enxofre próximos.
Por outro lado, a estrela de nêutrons pode ser um pulsar: uma estrela de nêutrons que gira descontroladamente em torno de seu eixo, lançando feixes de radiação e partículas eletricamente carregadas de seus pólos como um farol. Essas partículas carregadas são lançadas para o espaço quase à velocidade da luz, aceleradas pelo poderoso campo magnético do pulsar, e também podem ionizar o gás circundante.
Isto está de acordo com outras evidências que apontam para uma estrela de neutrões: uma explosão de pequenas partículas em movimento rápido chamadas neutrinos que atingiram a Terra pouco antes da luz da supernova. Estudos anteriores previram que uma estrela de nêutrons deveria criar o tipo certo de radiação para ionizar elementos pesados como argônio e enxofre. Mais dados do JWST e de outros telescópios poderiam ajudar a definir exatamente o que está acontecendo no centro do SN 1987a.
Ao mesmo tempo, a nossa visão da estrela morta deverá ficar mais clara à medida que o tempo passa e os detritos continuam a afastar-se do local da explosão estelar.
“Ele se tornará menos denso e menos absorvente”, diz Fransson, embora seja difícil prever exatamente quanto tempo isso levará ou quão clara será a visão. “Depende de quão grumoso é o material ejetado e se pode haver direções livres de absorção de poeira e gás.”
Com informações do Inverse.
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Marcos Paulo I. Oliveira
MPIlhaOliveira
Web Designer, apaixonado por tecnologia e gamer orgulhoso de acompanhar todas as gerações e seus grandes títulos.
