Quando o Transiting Exoplanet Survey Satellite da NASA foi lançado no espaço em abril de 2018, ele fez isso com um objetivo específico: pesquisar o universo em busca de novos planetas.
Mas em uma pesquisa publicada recentemente, uma equipe de astrônomos da Universidade Estadual de Ohio mostrou que a pesquisa, apelidada de TESS, também pode ser usada para monitorar um tipo específico de supernova, dando aos cientistas mais pistas sobre o que explode as estrelas anãs brancas – e sobre os elementos que essas explosões deixam para trás.
“Nós sabemos há anos que essas estrelas explodem, mas temos idéias terríveis de por que elas explodem”, disse Patrick Vallely, principal autor do estudo e estudante de pós-graduação em astronomia do estado de Ohio. “A coisa mais importante aqui é que somos capazes de mostrar que essa supernova não é consistente em ter uma anã branca que pega massa diretamente de uma companheira estelar padrão e explodir nela – o tipo de ideia padrão que levou pessoas tentando para encontrar assinaturas de hidrogênio em primeiro lugar, isto é, porque a curva de luz captada pela TESS não mostra nenhuma evidência da explosão batendo na superfície de uma companheira, e porque as assinaturas de hidrogênio nos espectros SALT não evoluem como a outra nos mesmos elementos e, dessa forma, podemos descartar esse modelo padrão “.
Sua pesquisa, detalhada nos Avisos Mensais da Royal Astronomical Society, representa as primeiras descobertas publicadas sobre uma supernova observada usando o TESS, e adiciona novos insights às teorias antigas sobre os elementos deixados para trás depois que uma estrela anã branca explode em uma supernova.
Esses elementos há muito incomodam os astrônomos.
Uma anã branca explode em um tipo específico de supernova, a 1a, depois de coletar massa de uma estrela companheira próxima e crescer muito para permanecer estável, acreditam os astrônomos. Mas se isso for verdade, então, os astrônomos teriam teorizado que a explosão deixaria para trás os oligoelementos do hidrogênio, um bloco de construção crucial das estrelas e do universo inteiro. (As estrelas anãs brancas, por sua natureza, já queimaram seu próprio hidrogênio e, portanto, não seriam uma fonte de hidrogênio em uma supernova.)
Mas até essa observação baseada em TESS é de uma supernova que os astrônomos nunca tinham visto com esses traços de hidrogênio no rescaldo da explosão: essa supernova é a primeira do tipo em que os astrônomos mediram o hidrogênio. Aquele hidrogênio, primeiramente relatado por uma equipe dos Observatórios da Instituição Carnegie para a Ciência, poderia mudar a natureza do que os astrônomos sabem sobre as supernovas anãs brancas.
“A coisa mais interessante sobre essa supernova em particular é o hidrogênio que vimos em seus espectros (os elementos que a explosão deixa para trás)”, disse Vallely. “Estamos procurando hidrogênio e hélio nos espectros desse tipo de supernova há anos – esses elementos nos ajudam a entender o que causou a supernova em primeiro lugar.”
O hidrogênio poderia significar que a anã branca consumiu uma estrela próxima. Nesse cenário, a segunda estrela seria uma estrela normal no meio da sua vida útil – não uma segunda anã branca. Mas quando os astrônomos mediram a curva de luz desta supernova, a curva indicou que a segunda estrela era de fato uma segunda anã branca. Então, de onde veio o hidrogênio?
O professor de astronomia Kris Stanek, consultor de Vallely na Ohio State e co-autor deste artigo, disse que é possível que o hidrogênio tenha vindo de uma estrela companheira – uma estrela regular, mas ele acha que é mais provável que o hidrogênio tenha vindo de uma terceira estrela que estava perto da explosão da anã branca e foi consumida na supernova por acaso.
“Nós pensamos que, porque vemos esse hidrogênio, isso significa que a anã branca consumiu uma segunda estrela e explodiu, mas com base na curva de luz que vimos desta supernova, isso pode não ser verdade”, disse Stanek.
“Com base na curva de luz, a coisa mais provável que, pensamos, é que o hidrogênio pode estar vindo de uma terceira estrela no sistema”, acrescentou Stanek. “Assim, o cenário predominante, pelo menos no estado de Ohio agora, é que a maneira de fazer uma supernova Tipo Ia (pronunciando 1-A) é ter duas estrelas anãs brancas interagindo – colidindo mesmo. Mas também tendo uma terceira estrela que fornece o hidrogênio “.
Para a pesquisa do estado de Ohio, Vallely, Stanek e uma equipe de astrônomos de todo o mundo combinaram dados do TESS, um telescópio de 10 centímetros de diâmetro, com dados da Pesquisa Automatizada para Supernovas (All-Sky Automated Survey for Supernovae). O ASAS-SN é liderado pelo Estado de Ohio e é constituído por pequenos telescópios em todo o mundo, que assistem ao céu em busca de supernovas em galáxias distantes.
O TESS, em comparação, é projetado para procurar nos céus planetas em nossa galáxia próxima – e para fornecer dados muito mais rapidamente do que os telescópios de satélite anteriores. Isso significa que a equipe do estado de Ohio foi capaz de usar os dados da TESS para ver o que estava acontecendo ao redor da supernova nos primeiros momentos depois que ela explodiu – uma oportunidade sem precedentes.
A equipe combinou dados do TESS e do ASAS-SN com dados do Grande Telescópio Sul-Africano para avaliar os elementos deixados no rastro da supernova. Eles encontraram tanto hidrogênio quanto hélio, dois indicadores de que a estrela explodindo de alguma forma consumiu uma estrela companheira próxima.
“O que é realmente legal sobre esses resultados é que, quando combinamos os dados, podemos aprender coisas novas”, disse Stanek. “E esta supernova é o primeiro caso interessante dessa sinergia.”
A supernova que essa equipe observou foi um Tipo Ia, um tipo de supernova que pode ocorrer quando duas estrelas orbitam uma à outra – o que os astrônomos chamam de sistema binário. Em alguns casos de uma supernova Tipo I, uma dessas estrelas é uma anã branca.
Uma anã branca queimou todo o seu combustível nuclear, deixando para trás apenas um núcleo muito quente. (A temperatura anã branca excede 100.000 graus Kelvin – quase 200.000 graus Fahrenheit.) A menos que a estrela cresça roubando energia e matéria de uma estrela próxima, a anã branca passa o próximo bilhão de anos esfriando antes de se transformar em um pedaço de carbono negro. .
Mas se a anã branca e outra estrela estão em um sistema binário, a anã branca lentamente toma massa da outra estrela até que, eventualmente, a anã branca explode em uma supernova.
As supernovas do tipo I são importantes para a ciência espacial – elas ajudam os astrônomos a medir a distância no espaço e ajudam a calcular a rapidez com que o universo está se expandindo (uma descoberta tão importante que ganhou o Prêmio Nobel de Física em 2011).
“Este é o tipo mais famoso de supernova – eles levaram a descoberta de energia escura nos anos 90”, disse Vallely. “Eles são responsáveis ??pela existência de tantos elementos no universo. Mas nós realmente não entendemos bem a física por trás deles. E é disso que eu realmente gosto em combinar o TESS e o ASAS-SN aqui, que podemos construir esse dados e usá-lo para descobrir um pouco mais sobre essas supernovas “.
Os cientistas concordam em geral que a estrela companheira leva a uma supernova anã branca, mas o mecanismo dessa explosão e a composição da estrela companheira são menos claras.
Esta descoberta, disse Stanek, fornece algumas evidências de que a estrela companheira neste tipo de supernova é provavelmente outra anã branca.
“Estamos vendo algo novo nesses dados e isso ajuda nossa compreensão do fenômeno da supernova de Ia”, disse ele. “E podemos explicar tudo isso em termos dos cenários que já temos – precisamos apenas permitir que a terceira estrela, neste caso, seja a fonte do hidrogênio.”
Publicado em 20/07/2019
Fonte desse artigo: https://phys.org/news/2019-07-supernova-kind-nasa-satellite.html
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