Physical Address
304 North Cardinal St.
Dorchester Center, MA 02124
Os cientistas acabaram de encontrar uma supernova supercarregada – alimentada por um cadáver de estrela magnética
A espaçonave Fermi de raios gama da NASA observou uma explosão de supernova superbrilhante e supercarregada que pode ter sido alimentada por uma estrela morta altamente magnética, um tipo de estrela de nêutrons chamada magnetar. Este magnetar teria na verdade nascido na própria supernova, forçado a existir quando o núcleo de uma estrela que era muito mais massiva que o Sol sofreu um colapso gravitacional no final da sua vida.
Durante esses colapsos centrais supernovasnúcleos estelares com entre uma e duas vezes a massa de o sol esmagar em um raio de cerca de 12 milhas (20 quilômetros) para criar um estrela de nêutronsassim como os cientistas dizem que veem aqui. Essa compressão rápida não significa apenas que as estrelas de nêutrons são feitas de material tão denso que uma colher de chá dele trazia para Terra pesaria cerca de 10 milhões de toneladas (pense em 350 Estátuas da Liberdade sobre uma colher de chá), mas também faz com que girem a velocidades tão rápidas quanto 700 vezes por segundo. As linhas do campo magnético destas estrelas mortas também são forçadas uma contra a outra, intensificando a força dos campos magnéticos das estrelas de nêutrons, o que torna os magnetares os objetos magnéticos mais poderosos do universo conhecido.
“Durante quase 20 anos, os astrónomos pesquisaram os dados do Fermi em busca de sinais de raios gama de milhares de supernovas e, embora algumas pistas intrigantes tenham sido relatadas, nenhuma era definitiva até agora”, disse Fabio Acero, líder da equipa, da Universidade de Paris-Saclay. disse em um comunicado.
Uma supernova superbrilhante
Nas últimas décadas, os astrônomos observaram cerca de 400 supernovas com colapso do núcleo, que, dependendo da massa inicial da estrela moribunda envolvida, também podem gerar uma buraco negro. Algumas destas explosões estelares são descritas como “superluminosas” porque produzem mais de 10 vezes mais luz visível do que outras supernovas com colapso do núcleo.
Em 2024, os cientistas revelaram que usaram com sucesso Fermi para detectar raios gama, a forma de luz mais energética, emitida por uma supernova supercarregada designada SN 2017egm. Esta supernova entrou em erupção a cerca de 440 milhões de anos-luz de distância, na galáxia NGC 3191. Embora essa distância seja tão vasta que os raios gama do evento levaram 440 milhões de anos para chegar à Terra e Fermi, ainda é uma das supernovas de colapso do núcleo mais próximas da Terra já vistas.
“Procuramos raios gama das seis supernovas superluminosas mais próximas vistas durante os primeiros 16 anos da missão do Fermi”, disse Guillem Martí-Devesa, do Instituto de Ciências Espaciais de Barcelona, Espanha, no comunicado. “Apenas o SN 2017egm mostra evidências de raios gama, confirmando sugestões anteriores de que algumas supernovas podem ser tão luminosas em raios gama como na luz visível. Isto abre uma nova janela para estudar estes eventos fascinantes.”
Os cientistas estão ansiosos para descobrir o que há nas supernovas superluminosas que lhes permite ter um impacto tão poderoso. Uma teoria sugere que essa energia extra vem do fato de que esses eventos dão origem a um magnetar com campos magnéticos 1.000 vezes mais fortes do que os das estrelas de nêutrons “comuns”.
Esta equipa observou a radiação óptica e de raios gama emitida pelo SN 2017egm e comparou estes dados com modelos teóricos do fluxo de luz e partículas de um magnetar recém-nascido. Os modelos reproduziram especificamente como essas partículas interagiriam com a camada de material em expansão descartada pela estrela progenitora moribunda da supernova. De particular interesse foi uma nuvem de elétrons e pósitrons, além de suas partículas homólogas de antimatéria.
Os cientistas acreditam que essas partículas foram expelidas pelo recém-nascido magnetar em rápida rotação e chamam a nuvem de nebulosa de vento magnetar. Acredita-se que a nebulosa do vento magnetar aumenta a produção e absorção de raios gama. Um dos processos que permitiria fazer isso é a aniquilação de partículas e a liberação de energia na forma de raios gama que ocorre quando uma partícula de matéria e sua contraparte de antimatéria se encontram. Estes raios gama atingem a camada exterior dos detritos de supernova e são transformados em luz óptica de baixa energia, explicando porque é que estas supernovas superluminosas são tão brilhantes na luz visível.
“Cerca de três meses após o colapso, à medida que os detritos da supernova se expandem e esfriam, os raios gama podem começar a vazar”, disse Acero. “Este modelo magnetar reproduz melhor a luminosidade da supernova e o tempo de chegada dos seus raios gama durante os primeiros meses, mas vemos espaço para melhorias em momentos posteriores, quando a luz visível diminui de forma bastante irregular.”
Acero e seus colegas têm uma teoria sobre o que pode estar causando esse desaparecimento gradual, sugerindo que pode ser o resultado de detritos ejetados pela estrela destruída centenas de anos antes de sua destruição por supernova cair de volta no magnetar.
A equipe também estava de olho no futuro, avaliando o quão eficiente o novo observatório terrestre de raios gama, o Cerenkov Telescope Array Observatory, será na detecção de eventos como o SN 2017egm. Eles descobriram que em 50 horas de observação, o conjunto de telescópios, localizado no Observatório do Paranal e na ilha de La Palma, em Espanha, deverá ser capaz de detectar explosões cósmicas semelhantes até uma distância de cerca de 500 milhões de anos-luz.
Isso poderia ajudar os cientistas a finalmente compreender essas supernovas superpoderosas.
“O mecanismo do motor central magnetar discutido neste artigo baseia-se em muitos avanços observacionais e teóricos em magnetares ao longo dos últimos 20 anos”, disse Judy Racusin, membro da equipe, do Goddard Space Flight Center da NASA em Greenbelt, Maryland. “A observação dos raios gama das supernovas dar-nos-á uma nova forma de explorar o seu funcionamento interno.”
Os resultados da equipe foram publicados nesta quarta-feira (20 de maio) na revista Astronomia e Astrofísica.
