Telescópio James Webb localiza reservatórios de poeira em duas supernovas

Imagens do Telescópio Espacial James Webb da NASA revelam grandes quantidades de poeira dentro da Supernova 2004et e Supernova 2017eaw. Essas supernovas estão localizadas na galáxia espiral NGC 6946, a 22 milhões de anos-luz da Terra. A forma hexagonal de SN 2004et na imagem de Webb é um artefato do espelho e suportes do telescópio – quando a luz brilhante de uma fonte pontual é observada, a luz interage com as bordas afiadas do telescópio, criando picos de difração. Nessas imagens, azul, verde e vermelho foram atribuídos aos dados MIRI de Webb em 10; 11.3, 12.8 e 15.0; e 18 e 21 mícrons (F1000W; F1130, F1280W e F1500; e F1800W e F2100W, respectivamente).

Créditos: NASA, ESA, CSA, Ori Fox (STScI), Melissa Shahbandeh (STScI), Alyssa Pagan (STScI)

#James Webb 

Pesquisadores usando o Telescópio Espacial James Webb da NASA fizeram grandes avanços na confirmação da origem da poeira nas primeiras galáxias. Observações de duas supernovas do Tipo II, Supernova 2004et (SN 2004et) e Supernova 2017eaw (SN 2017eaw), revelaram grandes quantidades de poeira dentro do material ejetado de cada um desses objetos. A massa encontrada pelos pesquisadores apóia a teoria de que as supernovas desempenharam um papel fundamental no fornecimento de poeira ao universo primitivo.

Esta imagem de NGC 6946 destacando duas supernovas, SN 2004et e SN 2017eaw, por Webb’s MIRI (Mid-Infrared Camera), mostra setas de bússola, barra de escala e chave de cores para referência. As setas de bússola norte e leste mostram a orientação da imagem no céu. A barra de escala é rotulada como 2.600 anos-luz. Esta imagem mostra comprimentos de onda de luz do infravermelho médio invisíveis que foram traduzidos em cores de luz visível. A chave de cores mostra quais filtros MIRI foram usados ao coletar a luz. A cor de cada nome de filtro é a cor da luz visível usada para representar a luz infravermelha que passa por esse filtro. Nessas imagens, azul, verde e vermelho foram atribuídos aos dados MIRI de Webb em 10; 11.3, 12.8 e 15.0; e 18 e 21 mícrons (F1000W; F1130W, F1280W e F1500W; e F1800W e F2100W, respectivamente).

Créditos: NASA, ESA, CSA, Ori Fox (STScI), Melissa Shahbandeh (STScI), Alyssa Pagan (STScI)

A poeira é um bloco de construção para muitas coisas em nosso universo – planetas em particular. À medida que a poeira das estrelas moribundas se espalha pelo espaço, ela carrega elementos essenciais para ajudar a dar à luz a próxima geração de estrelas e seus planetas. De onde vem essa poeira tem intrigado os astrônomos por décadas. Uma fonte significativa de poeira cósmica pode ser as supernovas – depois que a estrela moribunda explode, seu gás restante se expande e esfria para criar poeira.

“A evidência direta desse fenômeno foi escassa até este ponto, com nossas capacidades apenas nos permitindo estudar a população de poeira em uma supernova relativamente próxima até o momento – a Supernova 1987A, a 170.000 anos-luz da Terra”, disse a principal autora Melissa Shahbandeh da Johns Hopkins University e do Space Telescope Science Institute em Baltimore, Maryland. “Quando o gás esfria o suficiente para formar poeira, essa poeira só é detectável em comprimentos de onda infravermelhos médios, desde que você tenha sensibilidade suficiente.”

Para supernovas mais distantes que SN 1987A como SN 2004et e SN 2017eaw, ambas em NGC 6946 a cerca de 22 milhões de anos-luz de distância, essa combinação de cobertura de comprimento de onda e sensibilidade requintada só pode ser obtida com o MIRI (Mid-Infrared Instrument) do Webb.

As observações do Webb são o primeiro avanço no estudo da produção de poeira de supernovas desde a detecção de poeira recém-formada em SN 1987A com o telescópio Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) há quase uma década.

Esta imagem do Observatório Nacional Kitt Peak de NGC 6496 contextualiza as localizações da Supernova 2004et e da Supernova 2017eaw dentro da galáxia. Cientistas usando o MIRI (Mid-Infrared Instrument) do Telescópio Espacial James Webb da NASA encontraram grandes quantidades de poeira dentro de duas supernovas Tipo II, Supernova 2004et (SN 2004et) e Supernova 2017eaw (SN 2017eaw), localizadas a 22 milhões de anos-luz de distância da Terra em espiral galáxia NGC 6946. As grandes quantidades de poeira encontradas nessas supernovas usando o MIRI confirmam que as supernovas desempenharam um papel fundamental no fornecimento de poeira ao universo primitivo.

Créditos: KPNO, NOIRLab da NSF, AURA, Alyssa Pagan (STScI)

Outro resultado particularmente intrigante de seu estudo não é apenas a detecção de poeira, mas a quantidade de poeira detectada neste estágio inicial da vida da supernova. No SN 2004et, os pesquisadores encontraram mais de 5.000 massas terrestres de poeira.

“Quando você olha para o cálculo de quanta poeira estamos vendo em SN 2004et, especialmente, ele rivaliza com as medições em SN 1987A e tem apenas uma fração da idade”, acrescentou o líder do programa Ori Fox, do Space Telescope Science Institute. “É a maior massa de poeira detectada em supernovas desde SN 1987A.”

Observações mostraram aos astrônomos que galáxias jovens e distantes estão cheias de poeira, mas essas galáxias não são velhas o suficiente para estrelas de massa intermediária, como o Sol, fornecerem a poeira à medida que envelhecem. Estrelas mais massivas e de vida curta poderiam ter morrido em breve e em número suficiente para criar tanta poeira.

Embora os astrônomos tenham confirmado que as supernovas produzem poeira, a questão persiste sobre quanto dessa poeira pode sobreviver aos choques internos que reverberam após a explosão. Ver essa quantidade de poeira neste estágio nas vidas de SN 2004et e SN 2017eaw sugere que a poeira pode sobreviver à onda de choque – evidência de que as supernovas são realmente importantes fábricas de poeira, afinal.

Os pesquisadores também observam que as estimativas atuais da massa podem ser a ponta do iceberg. Embora o Webb tenha permitido aos pesquisadores medir a poeira mais fria do que nunca, pode haver poeira mais fria não detectada irradiando ainda mais longe no espectro eletromagnético que permanece obscurecida pelas camadas externas de poeira.

Os pesquisadores enfatizaram que as novas descobertas também são apenas uma sugestão das novas capacidades de pesquisa sobre supernovas e sua produção de poeira usando o Webb, e o que isso pode nos dizer sobre as estrelas de onde elas vieram.

“Há uma empolgação crescente para entender o que essa poeira também implica sobre o núcleo da estrela que explodiu”, disse Fox. “Depois de analisar essas descobertas específicas, acho que nossos colegas pesquisadores pensarão em maneiras inovadoras de trabalhar com essas supernovas empoeiradas no futuro”.

SN 2004et e SN2017eaw são os primeiros dos cinco alvos incluídos neste programa. As observações foram concluídas como parte do programa Webb General Observer 2666. O artigo foi publicado no Monthly Notices da Royal Astronomical Society em 5 de julho.

O Telescópio Espacial James Webb é o principal observatório de ciência espacial do mundo. Webb resolverá mistérios em nosso sistema solar, olhará além para mundos distantes ao redor de outras estrelas e investigará as misteriosas estruturas e origens de nosso universo e nosso lugar nele. Webb é um programa internacional liderado pela NASA com seus parceiros, ESA (Agência Espacial Européia) e CSA (Agência Espacial Canadense).

Publicado em 06/07/2023 11h51

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