Descoberto novo tipo de “fóssil” estelar deixado por supernova

Estudos de resíduos remanescentes de duas supernovas, realizados no observatório Suzaku do Japão-EUA, revelaram brasas dispostas em forma de bolas de fogo de alta temperatura nunca vistas antes.

taniager

12 Janeiro 2010 | 14h54

O laboratório de Suzaku encontrou um outro fóssil estelar – uma bola de fogo remanescente da supernova  W49B.  A produção de raios-X é detectada quando pesados átomos de ferro ionizados recapturam um elétron. A foto foi possível pela combinação de imagens de infra-vermelho (em vermelho e verde) com dados de raio-X (em azul) do Observatório da NASA.

O laboratório de Suzaku encontrou um outro fóssil estelar – uma bola de fogo remanescente da supernova W49B. A produção de raios-X é detectada quando pesados átomos de ferro ionizados recapturam um elétron. A foto foi possível pela combinação de imagens de infra-vermelho (em vermelho e verde) com dados de raio-X (em azul) do Observatório da NASA.

Estudos de resíduos remanescentes de duas supernovas, realizados no observatório Suzaku do Japão-EUA, revelaram brasas dispostas em forma de bolas de fogo de alta temperatura – em termos astronômicos – nunca vistas antes. As brasas se originaram imediatamente após as explosões. Mesmo depois de milhares de anos, o gás dentro destes destroços estelares mantém a marca de temperaturas 10.000 vezes mais quentes que a superfície do sol.

A supernova é um fenômeno resultante da explosão de uma estrela com massa maior que a do Sol.  A explosão se deve á instabilidade nuclear do astro gerada pelo acúmulo de átomos pesados formados na fusão nuclear do hélio. O núcleo se torna tão denso que não consegue mais suportar o próprio peso e desaba liberando uma energia tão intensa que despedaça a estrela.  Mas os resíduos se resfriam rapidamente ao acompanhar a rápida expansão que se segue à explosão.  Como o gás leve interestelar é varrido ao longo de milhares de anos, o resíduo vai esquentando gradualmente acompanhando este tempo. A novidade do fenômeno descoberto está justamente no fato de que o resíduo incandescente encontrado foi aquecido imediatamente após a explosão, segundo Hiroya Yamaguchi do Instituto de Pesquisa Química e Física no Japão.

O resíduo localizado a cinco mil anos-luz de distância da Terra, na constelação de Gêmeos, foi formado a cerca de 4.000 anos atrás. A emissão de raios-X conformou um padrão aproximadamente circular na parte norte da nebulosidade visível.

Os espectrômetros que captam imagens de raios-X separam os raios-X pela energia da mesma forma que um prisma separa a luz em um arco-íris de cores.  Isso permite aos astrônomos trazer à tona os tipos de processos responsáveis pela radiação.

Ao especular sobre a sensibilidade do satélite Suzaku, a equipe liderada por Yamaguchi e Ozawa Midori e um estudante de graduação da Universidade de Kyoto, detectaram as características incomuns no espectro de raios-X do IC 443, mais conhecido pelos astrônomos amadores como a Nebulosa do Jellyfish.

Algumas das emissões de raios-X na nebulosa Jellyfish surgem como uma varredura dos elétrons livres em movimento muito rápido próximos ao núcleo dos átomos. A atração mútua entre o núcleo e os elétrons os desvia de seus cursos. Os elétrons têm energias que correspondem a uma temperatura de cerca de 12 milhões de graus Fahrenheit (7 milhões de graus Celsius).

O que faz os cientistas pensarem que o resíduo incandescente encontrado foi aquecido imediatamente após a explosão?

Os cientistas constataram a presença de uma grande quantidade de átomos “nus” de silício e enxofre na estrutura do espectro – átomos nus porque seus elétrons foram arrancados em colisões.

Estes átomos “nus” produzem raios-X no instante em que recuperam seus elétrons perdidos. Mas, remover todos os elétrons de um átomo de silício requer temperaturas superiores a 30 milhões de graus F (17 milhões C); mais quente ainda em átomos de enxofre. Para Yamaguchi, estes íons não poderiam formar o resíduo observado. Na verdade, o que está sendo visto são íons criados pelas altíssimas temperaturas que se seguiram após a explosão das supernovas.

A equipe sugere que a supernova ocorreu em um ambiente relativamente denso, talvez em um casulo de fabricação da própria estrela. E, como acontece com uma estrela de enorme massa, ela lança o material sob a forma de um fluxo chamado de vento estelar e cria um casulo de gás e poeira. Quando a estrela explode, a onda de choque atravessa o denso casulo e o aquece à alta temperatura, cerca de 100 milhões de graus F (55 milhões de o C), 10.000 vezes mais quente que a superfície do sol. Eventualmente, a onda de choque se transforma em verdadeiro espaço interestelar de baixa densidade, onde a densidade do gás pode ser tão baixa quanto um único átomo por centímetro cúbico sobre o volume de um cubo de açúcar. Uma vez neste ambiente de baixa densidade, o resíduo de supernovas jovens rapidamente se expande.

A expansão esfria os elétrons, mas também dilui o gás remanescente. Tanto é que as colisões entre as partículas tornam-se eventos raros. Porque um átomo pode levar milhares de anos para recuperar um elétron, íons mais quentes da nebulosa Jellyfish permanecem lá até hoje.