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As supernovas superluminosas, embora raras, tendem a ser encontradas nas regiões de formação de estrelas do nosso universo. Crédito: ESO / L. Calçad / Wikimedia, licenciado sob CC BY 3.0
Quando uma estrela massiva chega ao fim de sua vida, ela pode explodir como uma supernova. Mas há um tipo único de supernova que é muito mais brilhante que estamos começando a entender - e que pode ser útil na medição do Universo.
Conhecidas como supernovas superluminosas , esses eventos são tipicamente 10 a 100 vezes mais brilhantes que uma supernova comum, mas muito mais raros. Vimos cerca de 100 até agora, mas muitos aspectos desses eventos permanecem indescritíveis.
Por que eles são muito mais brilhantes que as supernovas comuns, por exemplo, e que estrelas as causam? Os astrônomos esperam responder a essas e mais perguntas nos próximos anos, com vários estudos em andamento para entender esses eventos como nunca antes.
Formação
O Dr. Ragnhild Lunnan, da Universidade de Estocolmo, Suécia, é um dos co-investigadores do projeto SUPERS , que está tentando descobrir o que as estrelas levam à formação de supernovas superluminosas. Com dezenas já encontradas, a equipe está construindo a maior coleção desses eventos, em um esforço para aprender mais sobre eles.
"Seguindo a evolução dessas supernovas em uma fase muito tardia, você pode decodificar a (estrutura)", disse ela. "Isso diz coisas sobre a estrela que explodiu e, possivelmente, como ela explodiu".
Para encontrar essas explosões, Lunnan e sua equipe estão usando uma câmera chamada Zwicky Transient Facility (ZTF), parte do Observatório Palomar, na Califórnia, EUA, para inspecionar o céu. Apenas uma supernova é esperada por galáxia por século, com apenas uma em 1.000 ou até uma em 10.000 delas sendo superluminosas. Mas olhando para muitas galáxias simultaneamente com o ZTF, é possível identificar esses eventos.
As supernovas superluminosas são encontradas com mais frequência nas galáxias que formam estrelas do que nas galáxias mais antigas, o que significa que provavelmente são explosões de estrelas jovens, observa o Dr. Lunnan.
"Além disso, muitas vezes você as encontra em galáxias que são quimicamente primitivas, chamadas de baixa metalicidade, e achamos que isso também é uma pista", disse ela. "Achamos que eles estão associados a estrelas muito grandes e pobres em metais. Mas além disso, realmente não sabemos".
Em 2018, Lunnan e sua equipe descobriram uma supernova superluminosa com uma gigantesca concha de material à sua volta, que ela deve ter ejetado nos últimos anos de sua curta vida. "Essa descoberta (da concha) é outra pista de que as estrelas devem ser muito grandes", disse o Dr. Lunnan.
Supernova indo
O processo exato que causa uma supernova superluminosa é outra questão. Normalmente, as estrelas podem se transformar em supernova colapsando independentemente ou compartilhando material com uma pequena estrela densa conhecida como anã branca antes de ocorrer uma explosão, conhecida como supernova do tipo 1a. Mas o que acontece em um evento superluminoso?
O Dr. Avishay Gal-Yam, do Instituto de Ciência Weizmann em Israel, coordenador do projeto Fireworks , está tentando responder a essa pergunta. O projeto usa observações do céu noturno de câmeras como a ZTF que têm uma cadência rápida, o que significa que elas mostram um evento logo após a ocorrência, para estudar explosões cósmicas.
Anteriormente, veríamos supernovas apenas duas semanas depois do ocorrido, mas as constantes observações do céu pela ZTF nos permitem vê-las dentro de um ou dois dias. E isso é particularmente útil para supernovas superluminosas. Uma supernova comum pode clarear e desbotar por um período de semanas, mas uma supernova superluminosa pode durar várias vezes mais, enquanto também atinge seu pico de brilho mais lento.
"Eles estão evoluindo relativamente lentamente", disse ele. "O tempo para a explosão atingir seu pico pode demorar alguns meses, às vezes até mais. Portanto, os estudos desses objetos não se concentram em observações rápidas, mas em uma campanha contínua de acompanhamento que leva meses e às vezes anos".
Até agora, o Dr. Gal-Yam e sua equipe publicaram vários estudos , examinando algumas das teorias sobre como esses eventos acontecem. Uma idéia é que uma supernova comum deixa para trás uma estrela de nêutrons altamente giratória e altamente magnetizada, chamada magnetar, que age como um imã gigante e bombeia energia para a explosão da supernova.
Mas a teoria mais favorecida do Dr. Gal-Yam é a mesma defendida pelo Dr. Lunnan - que estrelas massivas em colapso são a causa. "O que pode gerar tanta energia que pode alimentar uma emissão tão luminosa, tanto em termos de quantidade de energia quanto na quantidade de tempo que as emissões continuam ocorrendo?" ele disse. "A teoria mais intrigante é uma explosão de uma estrela muito massiva 100 vezes mais massiva que o sol".
Distância
Embora muitas perguntas sobre supernovas superluminosas permaneçam sem resposta, elas já estão se mostrando úteis como marcadores de distância no universo. Chamadas de “velas padrão”, eventos brilhantes como supernovas podem nos dizer a que distância uma galáxia específica está, pois sabemos o quão brilhante ela deve ser.
"A idéia aqui é uma vela padrão, um objeto de luminosidade conhecida", disse o Dr. Mark Sullivan, coordenador do projeto SPCND que analisou como eventos explosivos como esse podem ser úteis para estudos cosmológicos. "Se você pode encontrá-lo no céu e medir o quão brilhante parece ser para nós na Terra, você pode dizer a que distância está."
O brilho das supernovas superluminosas as torna particularmente úteis. Usando o Dark Energy Survey (DES), um levantamento do céu noturno usando o Observatório Interamericano Cerro Tololo no Chile, o Dr. Sullivan e sua equipe encontraram mais de 20 supernovas superluminosas em galáxias de até oito bilhões de anos-luz da Terra, nos dando uma nova escada de distância cósmica. "Temos um novo conjunto de dados desses objetos no universo distante", disse Sullivan.
Com um número crescente de amostras desses eventos, agora os astrônomos esperam responder de uma vez por todas o que os causa. Próximos telescópios como o Observatório Vera C. Rubin, no Chile, podem ser vitais, realizando novas pesquisas no céu noturno e encontrando mais desses objetos do que nunca.
"Estamos realmente nesta época em que encontramos tantos objetos - até coisas raras", disse Lunnan. "É muito divertido".
Explorar mais
Fornecido pela Horizon: The EU Research & Innovation Magazine
Fonte: Phys News / por Jonathan O'callaghan, Horizon: Revista de Pesquisa e Inovação da UE /27/02/2020
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HélioR.M.Cabral (Economista, Escritor e Divulgador de conteúdos da Astronomia, Astrofísica,
Astrobiologia e Climatologia).
Membro da Society for Science and the Public
(SSP) e assinante de conteúdos científicos da NASA (National Aeronautics and
Space Administration) e ESA (European Space Agency).
Participa do
projeto S`Cool Ground Observation (Observações de Nuvens) que é integrado ao
Projeto CERES (Clouds and Earth´s Radiant Energy System) administrado pela
NASA.A partir de 2019, tornou-se membro
da Sociedade Astronômica Brasileira (SAB), como astrônomo amador.
Participa também do projeto The Globe Program / NASA
Globe Cloud, um Programa de Ciência e Educação Worldwide, que também tem o
objetivo de monitorar o Clima em toda a Terra. Este projeto é patrocinado pela
NASA e National Science Fundation (NSF), e apoiado pela National Oceanic and Atmospheric
Administration (NOAA) e U.S Department of State.
e-mail: heliocabral@coseno.com.br
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