Restante empoeirado de supernova. Clique para ampliar
Um remanescente de supernova na Pequena Nuvem de Magalhães tem apenas 1.000 anos; tornando-o um dos mais jovens já descobertos. As teorias atuais sobre supernovas prevêem que ela deve ter 100 vezes a poeira que os astrônomos podem detectar. É possível que as ondas de choque da supernova tenham impedido a formação de poeira ou que grandes quantidades de poeira mais fria não tenham sido vistas por instrumentos de infravermelho.
Um dos restos de supernova mais jovens conhecidos, uma bola vermelha brilhante de poeira criada pela explosão há 1.000 anos de uma estrela supermassiva em uma galáxia próxima, a Pequena Nuvem de Magalhães, exibe o mesmo problema que as estrelas explosivas em nossa própria galáxia: muito pouco pó .
Medições recentes da Universidade da Califórnia, Berkeley, astrônomos que usam câmeras infravermelhas a bordo do Telescópio Espacial Spitzer da NASA mostram, no máximo, um centésimo da quantidade de poeira prevista pelas teorias atuais de supernovas de colapso do núcleo, apenas a massa dos planetas no sistema solar .
A discrepância representa um desafio para os cientistas que tentam entender as origens das estrelas no universo primitivo, porque acredita-se que o pó produzido principalmente a partir de estrelas que explodem semeia a formação de estrelas de nova geração. Enquanto os remanescentes de estrelas explosivas supermassivas na galáxia Via Láctea também mostram menos poeira do que o previsto, os astrônomos esperavam que as supernovas na Pequena Nuvem de Magalhães, menos evoluída, concordassem mais com seus modelos.
"A maior parte do trabalho anterior foi focada apenas em nossa galáxia, porque não tínhamos resolução suficiente para olhar mais longe para outras galáxias", disse a astrofísica Snezana Stanimirovic, pesquisadora associada da UC Berkeley. “Mas com Spitzer, podemos obter observações de alta resolução da Pequena Nuvem de Magalhães, que fica a 200.000 anos-luz de distância. Como as supernovas na Pequena Nuvem de Magalhães experimentam condições semelhantes às que esperamos para as galáxias primitivas, esse é um teste exclusivo da formação de poeira no universo primitivo. ”
Stanimirovic relata suas descobertas em uma apresentação e coletiva de imprensa hoje (terça-feira, 6 de junho) em uma reunião da Sociedade Astronômica Americana em Calgary, Alberta, Canadá.
Stanimirovic especula que a discrepância entre teoria e observações pode resultar de algo que afeta a eficiência com a qual os elementos pesados se condensam na poeira, de uma taxa muito maior de destruição de poeira nas ondas de choque energéticas da supernova ou porque os astrônomos estão perdendo uma quantidade muito grande de muito mais frio poeira que pode ser escondida das câmeras infravermelhas.
Essa descoberta também sugere que locais alternativos de formação de poeira, em particular os ventos fortes de estrelas massivas, podem ser contribuintes mais importantes para o reservatório de poeira nas galáxias primordiais do que as supernovas.
Pensa-se que estrelas massivas - isto é, estrelas 10 a 40 vezes maiores que o nosso Sol - terminem suas vidas com um colapso maciço de seus núcleos que afasta as camadas externas das estrelas, expelindo elementos pesados como silício, carbono e ferro na expansão de nuvens esféricas. Pensa-se que esta poeira seja a fonte de material para a formação de uma nova geração de estrelas com elementos mais pesados, os chamados "metais", além do gás de hidrogênio e hélio, muito mais abundante.
Stanimirovic e colegas da UC Berkeley, Universidade de Harvard, Instituto de Tecnologia da Califórnia (Caltech), Universidade de Boston e vários institutos internacionais formam uma colaboração chamada Spitzer Survey of the Small Magellanic Cloud (S3MC). O grupo aproveita a resolução sem precedentes do telescópio Spitzer para estudar as interações na galáxia entre estrelas massivas, nuvens de poeira molecular e seu ambiente.
Segundo Alberto Bolatto, pesquisador associado da UC Berkeley e principal pesquisador do projeto S3MC, “a Pequena Nuvem de Magalhães é como um laboratório para testar a formação de poeira nas galáxias com condições muito mais próximas das galáxias no universo primitivo”.
“A maior parte da radiação produzida pelos remanescentes de supernovas é emitida na parte infravermelha do espectro”, disse Bryan Gaensler, do Centro de Astrofísica Harvard-Smithsonian, em Cambridge, Massachusetts. “Com Spitzer, finalmente podemos ver como esses objetos realmente se parecem. . ”
Chamada de galáxia anã irregular, a Pequena Nuvem de Magalhães e seu companheiro, a Grande Nuvem de Magalhães, orbitam a Via Láctea, muito maior. Todos os três têm cerca de 13 bilhões de anos. Ao longo de eras, a Via Láctea empurrou e puxou essas galáxias satélites, criando turbulência interna provavelmente responsável pela taxa mais lenta de formação de estrelas e, portanto, a lenta evolução que faz a Pequena Nuvem de Magalhães parecer galáxias muito mais jovens vistas mais longe.
"Esta galáxia realmente teve um passado selvagem", disse Stanimirovic. Por causa disso, no entanto, "o conteúdo de poeira e a abundância de elementos pesados na Pequena Nuvem de Magalhães são muito menores do que em nossa galáxia", disse ela, "enquanto o campo de radiação interestelar das estrelas é mais intenso do que na galáxia da Via Láctea. . Todos esses elementos estavam presentes no universo primitivo. ”
Graças a 50 horas de observação com a Câmera de matriz infravermelha (IRAC) e o Fotômetro de imagem multibanda (MIPS) da Spitzer, a equipe de pesquisa do S3MC fotografou a parte central da galáxia em 2005. Em uma parte dessa imagem, Stanimirovic notou uma bolha esférica vermelha que ela descobriu que correspondia exatamente a uma poderosa fonte de raios X observada anteriormente pelo satélite Chandra X Observatory da NASA. A bola acabou sendo um remanescente de supernova, 1E0102.2-7219, muito estudado nos últimos anos nas bandas óptica, de raios-X e de rádio, mas nunca antes visto no infravermelho.
A radiação infravermelha é emitida por objetos quentes e, de fato, a radiação do remanescente da supernova, visível em apenas uma banda de comprimento de onda, indicava que a bolha de poeira com 1.000 anos de idade era quase uniformemente 120 Kelvin, correspondendo a 244 graus Fahrenheit abaixo de zero. O E0102, entre o terço mais jovem de todos os remanescentes de supernovas conhecidos, provavelmente resultou da explosão de uma estrela 20 vezes o tamanho do sol, e os detritos vêm se expandindo a cerca de 1.000 quilômetros por segundo (2 milhões de milhas por hora) desde então.
Os dados infravermelhos proporcionaram uma oportunidade para ver se as gerações anteriores de estrelas - aquelas com baixa abundância de metais pesados - correspondem mais de perto às teorias atuais de formação de poeira nas estrelas supermassivas que explodem. Infelizmente, a quantidade de poeira - quase um milésimo da massa do Sol - foi pelo menos 100 vezes menor do que o previsto, semelhante à situação do conhecido remanescente de supernova Cassiopeia A na Via Láctea.
A equipe do S3MC planeja futuras observações espectroscópicas com o telescópio Spitzer, que fornecerão informações sobre a composição química dos grãos de poeira formados nas explosões de supernovas.
O trabalho foi patrocinado pela Administração Nacional de Aeronáutica e Espaço e pela National Science Foundation.
O Laboratório de Propulsão a Jato da NASA em Pasadena, Califórnia, gerencia a missão do Telescópio Espacial Spitzer para a Diretoria de Missões Científicas da NASA, com sede em Washington, D.C. As operações científicas são conduzidas no Spitzer Science Center em Caltech, também em Pasadena. JPL é uma divisão da Caltech.
Fonte original: Comunicado de imprensa da UC Berkeley
