Astrônomos identificam um tipo totalmente novo de supernova nascida em uma violenta fusão de estrelas

Astrônomos identificam um tipo totalmente novo de supernova nascida em uma violenta fusão de estrelas

24 de agosto de 2022 0 Por ucrhyan
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Os detritos de uma colossal explosão cósmica em uma galáxia a centenas de milhões de anos-luz de distância não é uma supernova comum.

De acordo com uma nova análise do evento distante, ele foi desencadeado por uma fusão entre dois objetos, um dos quais era compacto, um buraco negro ou uma estrela de nêutrons. A evidência deste evento, chamado VT J121001+495647, é a primeira supernova observada desse tipo.

“Os teóricos previram que isso poderia acontecer”, disse o astrônomo Dillon Dong, do Caltech, “mas esta é a primeira vez que realmente vimos um evento desse tipo”.

A supernova foi descoberta durante uma pesquisa de rádio do céu em 2017, chamada Very Large Array Sky Survey (VLASS). Durante sua varredura, o VLA captou uma fonte de rádio muito brilhante que não havia aparecido em uma pesquisa anterior realizada com o mesmo telescópio.

Observações de acompanhamento, usando o VLA e o W.M. O Observatório Keck, que estuda o céu em comprimentos de onda ópticos e infravermelhos, revelou que a fonte de rádio realmente existia e era consistente com um remanescente de supernova em expansão interagindo com poeira e gás.

À medida que o material da supernova em movimento rápido se expande nesse material, choques e calor são gerados, produzindo radiação eletromagnética tão brilhante que podemos detectá-la, mesmo de outras galáxias. Dong e sua equipe rastrearam VT J121001+4959647 para uma galáxia anã a 480 milhões de anos-luz de distância.

Eles também estudaram dados de arquivo dessa região do céu, para determinar quando VT J121001+4959647 pode ter começado a brilhar. Eles encontraram uma explosão de raios-X suaves captados em 2014 pelo instrumento Monitor of All Sky X-ray Image (MAXI) na Estação Espacial Internacional.

Todas essas observações permitiram aos pesquisadores reconstruir a história da supernova. Pelo menos parte da poeira e do gás aquecido pela supernova teve que vir de algum lugar. O lugar mais provável, eles imaginaram, era a própria estrela moribunda.

Como metade de um sistema binário, ele poderia ter perdido uma parte de seu gás ao longo do tempo, retirado por um companheiro de peso pesado.

Essa perda de massa precoce e significativa é mais consistente com uma estrela binária do que com um singleton, pois os sistemas binários tendem a transferir massa de uma estrela para outra quando chegam ao fim de suas vidas. Isso ocorre porque a órbita de decaimento do sistema gradualmente os aproxima.

Já vimos isso antes; não é incomum em sistemas de massa mais baixa que incluem uma estrela anã branca, o remanescente do núcleo colapsado de uma estrela que tinha até oito vezes a massa do Sol antes de morrer. Como acredita-se que a maioria das estrelas nasce e vive suas vidas em pares binários, espera-se que pelo menos algumas morram dessa maneira também.

Sistemas de massa mais alta, como estrelas de nêutrons binárias e buracos negros (os núcleos colapsados de estrelas com até 30 vezes a massa do Sol, respectivamente) também foram detectados por meio da astronomia de ondas gravitacionais. Mas a supernova que produziu VT J121001+4959647 não foi esse tipo de evento.

Em vez disso, de acordo com a reconstrução da equipe, as duas estrelas provavelmente nasceram como binárias, com uma emergindo mais massiva que a outra. Como as estrelas mais massivas tendem a ter vidas mais curtas do que as menores, a estrela mais chonkier chegou ao fim de sua vida primeiro, colapsando em uma estrela de nêutrons ou buraco negro.

À medida que os dois objetos se aproximavam gradualmente em sua órbita em decomposição, essa estrela morta compacta começou a sugar material de sua irmã. Mas este não é um processo legal e elegante, oh não. O material da estrela mais leve é ​​arremessado em todas as direções, formando um toro de material orbitando ambas as estrelas. A equipe acredita que esse processo começou há cerca de 300 anos, do nosso ponto de vista.

Eventualmente, as duas estrelas se fundiram, o objeto massivo compacto atingindo e interrompendo o núcleo de seu companheiro, interrompendo o processo de fusão que fornece pressão externa e causando o colapso do núcleo – uma supernova. Mas, quando o núcleo entrou em colapso, formou brevemente um disco de acreção ao redor da estrela intrusa, lançando um jato que perfurou o kerfuffle e saiu para o espaço.

Foi isso que produziu o jato de raios-X detectado pelo MAXI. E o brilho de rádio detectado pelo VLASS foi causado pelo material ejetado da supernova, que explodiu no espaço muito mais rapidamente do que o evento anterior de perda de massa. Quando o material ejetado da supernova alcançou o material anterior, bateu nele, causando o brilho.

Quanto à explosão da estrela, sua morte por supernova foi provavelmente apenas uma questão de tempo – ser atingido por um núcleo estelar morto apenas acelerou o processo, disseram os pesquisadores.

“Todas as peças desse quebra-cabeça se encaixam para contar essa história incrível”, disse o astrônomo Gregg Hallinan, do Caltech.

“O remanescente de uma estrela que explodiu há muito tempo mergulhou em sua companheira, fazendo com que ela também explodisse.”

A pesquisa foi publicada na revista Science.