Supernova Forensics: Desvendando os mistérios espectrais com o XRISM

O instrumento Resolve do XRISM capturou dados do remanescente da supernova N132D na Grande Nuvem de Magalhães para criar o espectro de raios X mais detalhado do objeto já feito. O espectro revela picos associados ao silício, enxofre, argônio, cálcio e ferro. Inserida à direita está uma imagem do N132D capturada pelo instrumento Xtend do XRISM. Crédito: JAXA/NASA/XRISM Resolve e Xtend

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O primeiro espectro de alta resolução do remanescente de supernova N132D do XRISM oferece insights sem precedentes sobre as propriedades químicas e físicas do rescaldo da explosão de uma estrela, melhorando a nossa compreensão da composição elementar do universo.

Esta imagem é o primeiro espectro de energia de alta resolução do instrumento Resolve na missão XRISM da JAXA. Mostra a energia dos raios X produzidos nos restos de uma estrela massiva que explodiu na vizinha Grande Nuvem de Magalhães, criando um “resto de supernova” conhecido como N132D. Espectros como este permitirão aos cientistas medir a temperatura e o movimento do gás emissor de raios X com sensibilidade e precisão sem precedentes.

O espectro indica quais elementos químicos existem no N132D. O XRISM pode identificar cada elemento medindo a energia específica da luz de raios X que ele emite (o rótulo ‘keV’ no eixo x do gráfico refere-se a quiloelétron-volts, uma unidade de energia). A ‘resolução energética’ do XRISM (sua capacidade de distinguir a luz de raios X que chega com diferentes quantidades de energia) é incrível. A tênue linha cinza mostra o mesmo espectro do instrumento XIS no telescópio de raios X Suzaku da JAXA (fonte). A resolução de energia do XRISM é mais de 40 vezes melhor na faixa de energia mostrada neste espectro.

Esta tabela periódica descreve a fonte primária na Terra para cada elemento. Nos casos em que duas fontes contribuem igualmente, ambas aparecem. Crédito: Goddard Space Flight Center da NASA

Esta faixa de energia permite aos cientistas distinguir os elementos Silício (Si), Enxofre (S), Argônio (Ar), Cálcio (Ca) e Ferro (Fe) – elementos que são produzidos apenas em explosões de supernovas (ver gráfico acima). O XRISM nos ajuda a medir suas abundâncias e velocidades. Também nos permite montar um mapa 3D do movimento e distribuição dos elementos químicos como resultado da interação entre o remanescente da supernova e o seu entorno. Isto fornece pistas sobre a natureza da explosão que criou o remanescente da supernova, bem como sobre a distribuição dos elementos que, em última análise, constituem os blocos de construção do planeta Terra e da vida como a conhecemos.

Com este espectro, o XRISM separou picos de enxofre e ferro que antes eram indistinguíveis e detectou com sucesso picos de silício e cálcio com maior clareza do que nunca. O espectro incrivelmente nítido complementa a imagem superior direita do mesmo remanescente de supernova obtida simultaneamente pelo instrumento Xtend do XRISM.


Publicado em 23/01/2024 21h56

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