Quando os astrônomos observam superventos viajando em velocidades extremamente altas de aglomerados de superestrelas, ou “explosões estelares”, eles presumiram que os ventos eram impulsionados por supernovas, as explosões de estrelas.
Este foi o caso de uma explosão estelar chamada Mrk 71 em uma galáxia próxima. Os astrônomos observaram superventos incrivelmente rápidos – viajando a cerca de 1% da velocidade da luz – emanando do aglomerado, e o raciocínio clássico sugeriu que as explosões de muitas supernovas conduzem o gás a uma taxa tão alta de velocidade.
Mas os astrônomos da Universidade de Michigan acham que as supernovas não são a razão: o aglomerado é muito jovem para ter supernovas. Eles suspeitam que um mecanismo diferente está por trás do supervento.
Ao estudar as propriedades do vento e da explosão estelar, os astrônomos estabeleceram que a radiação ultravioleta da própria explosão estelar compacta impulsionava o supervento. Suas descobertas, publicadas na revista Astrophysical Journal Letters, podem ajudar a explicar um capítulo do início do universo.
Logo após o Big Bang, o universo era muito denso e opaco, diz a autora principal e estudante de pós-graduação Lena Komarova. O universo estava tão densamente repleto de partículas que nenhuma luz poderia passar por elas.
“Mas quando as primeiras estrelas se formaram nas primeiras galáxias, elas produziram muita luz ultravioleta. E isso essencialmente evapora o gás do universo”, disse Komarova. “É um processo semelhante a quando você tem uma névoa pela manhã que você não consegue ver – mas então a luz do sol chega e atinge a névoa, ela começa a se quebrar em gotas menores e você começa a ver a luz passar.”
Nessa analogia, os átomos de hidrogênio neutros, que constituem 92% do cosmos, são a “névoa” do universo. Mas quando a luz começou a brilhar das primeiras estrelas se formando no universo, a luz ultravioleta dessas estrelas começou a quebrar as partículas de hidrogênio.
“O universo se torna essencialmente transparente e isso acontece na chamada aurora cósmica, quando as primeiras estrelas aparecem”, disse Komarova. “E é isso que estamos tentando descobrir: como você consegue essa luz ultravioleta com energia suficiente para evaporar o universo, para sair das galáxias, sem que seja totalmente absorvida pelo hidrogênio?”
Komarova e Sally Oey, professor de astronomia da U-M e autor sênior do artigo, acreditam que a resposta está nos superventos que eles descobriram serem gerados pela radiação dessas galáxias estelares compactas. A radiação – luz ultravioleta – “evapora” átomos de hidrogênio, que são compostos de um único próton e um único elétron, ao separar os elétrons, ionizando-os.
“Apenas a luz ultravioleta é capaz de fazer isso, porque a luz tem que estar acima de um certo limite de energia”, disse Oey. “Uma vez que o hidrogênio é ionizado, ele se torna transparente porque não consegue capturar mais fótons UV.”
Os astrônomos da UM surgiram com a hipótese de um vento impulsionado por radiação para explicar Mrk 71, uma região de explosão estelar dentro da galáxia NGC 2366. Ao examinar o espectro desta região, Komarova e Oey foram capazes de estudar a estrutura da velocidade do gás e descobriram um vento suave que se originou no mais brilhante aglomerado de superestrelas Mrk 71.
“Descobrimos que mesmo se houvesse supernovas, ainda não haveria energia suficiente para acelerar o gás às velocidades que observamos”, disse Komarova. “Comparamos a força da luz estelar no gás com a força da gravidade e descobrimos que a radiação é muito mais forte do que a gravidade – então ela pode, de fato, empurrar o gás para fora sem que a gravidade o traga de volta. chamamos de vento impulsionado por radiação. ”
A própria aceleração acontece quando a luz intensa irradia bolhas densas de gás hidrogênio de uma direção, empurrando o gás, semelhante a como o gás explodindo força uma bala para fora de uma arma. As bolhas devem ser muito densas para serem evaporadas pela radiação ultravioleta. Mas a luz também escapa pelos espaços entre as densas bolhas de hidrogênio e expele bolhas para longe do aglomerado de estrelas.
“A razão pela qual isso está ligado às velocidades muito altas é que para que as bolhas sejam aceleradas a velocidades tão altas, elas precisam estar constantemente capturando esses raios ultravioleta, mesmo a grandes distâncias do aglomerado de estrelas”, disse Oey.
O que os pesquisadores então propõem é que este processo abra caminhos para a luz ultravioleta passar entre aglomerados de gás hidrogênio.
“Então, essa luz ultravioleta pode de fato deixar seu aglomerado onde nasceu e ir para o resto do universo para evaporá-la”, disse Komarova. “Isso é colocar em outra peça do quebra-cabeça de evaporação do universo e fornece um mecanismo físico específico de como você faz isso.”
Publicado em 03/11/2021 09h16
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