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ESPETACULAR FLASH ULTRAVIOLETA PODE FINALMENTE EXPLICAR COMO AS ANÃS BRANCAS EXPLODEM
28 de julho de 2020

 


Composição, pelo ZTF, de SN2019yvq (ponto azul perto no centro da imagem) na galáxia hospedeira NGC 4441 (galáxia amarelada no centro da imagem), quase a 140 milhões de anos-luz da Terra. SN2019yvq exibiu um flash ultravioleta raramente observado nos dias que se seguiram à explosão da anã branca.
Crédito: ZTF/A. A. Miller (Universidade Northwestern) e D. Goldstein (Caltech)

 

Apenas pela segunda vez, os astrofísicos avistaram um flash espetacular de luz ultravioleta acompanhando a explosão de uma anã branca.

Um tipo extremamente raro de supernova, o evento deverá fornecer informações sobre vários mistérios de longa data, incluindo o que faz as anãs brancas explodirem, como a energia escura acelera o cosmos e como o Universo produz metais pesados, como o ferro.

"O flash UV diz-nos algo muito específico sobre como esta anã branca explodiu," disse o astrofísico Adam Miller, da Universidade Northwestern, que liderou a investigação. "Com o passar do tempo, o material explodido afasta-se da fonte. À medida que este material fica mais fino, podemos ver cada vez mais profundamente. Após um ano, o material será tão fino que veremos até ao centro da explosão."

Nesse ponto, disse Miller, a sua equipa saberá mais sobre como esta anã branca e todas as anãs brancas - que são remanescentes densos de estrelas mortas - explodem.

O artigo científico foi publicado dia 23 de julho na revista The Astrophysical Journal.

Evento comum com um "twist" raro

Usando o ZTF (Zwicky Transient Facility) financiado pela NSF (National Science Foundation) e localizado no Observatório Palomar, perto de San Diego, EUA, investigadores descobriram pela primeira vez a supernova peculiar em dezembro de 2019 - apenas um dia depois de explodir. O evento, denominado SN2019yvq, ocorreu numa galáxia relativamente próxima, localizada 140 milhões de anos-luz da Terra, muito perto da cauda da constelação de Dragão.

"Descobrir supernovas assim que nascem foi um dos grandes motivadores do ZTF. É um objetivo desafiador, mas quando os astrónomos são capazes de o fazer, como com a recente descoberta de SN2019yvq, isso pode revelar novas informações sobre a física das supernovas e dos seus sistemas progenitores," disse o professor Shri Kulkarni do Caltech, investigador principal do ZTF.

Em poucas horas, os astrofísicos usaram o Observatório Swift [Neil Gehrels] da NASA para estudar o fenómeno em comprimentos de onda ultravioleta e raios-X. Imediatamente classificaram SN2019yvq como uma supernova do tipo Ia (pronuncia-se "um-A"), um evento razoavelmente frequente quando uma anã branca explode.

"Estas são algumas das explosões mais comuns do Universo," disse Miller. "Mas este flash UV é especial. Os astrónomos há anos que procuram estes flashes e nunca os encontraram. Até onde sabemos, esta é apenas a segunda vez que um flash UV é visto com uma supernova do tipo Ia."

"O primeiro caso é iPTF14atg. Foi descoberto pelo iPTF (intermediate Palomar Transient Factory), o antecessor do ZTF," disse Yuhan Yao, coautor deste artigo. "SN2019yvq exibe uma velocidade muito maior do que iPTF14atg, demonstrando que este fenómeno é realmente mais comum do que se pensava originalmente."

Mistério quente

O flash raro, que durou alguns dias, indica que algo dentro ou perto da anã branca estava incrivelmente quente. Dado que as anãs brancas se tornam cada vez mais frias à medida que envelhecem, o influxo de calor intrigou os astrónomos.

"A maneira mais simples de criar luz ultravioleta é ter algo muito, muito quente," disse Miller. "Precisamos de algo muito mais quente do que o nosso Sol - um factor de três ou quatro vezes mais quente. A maioria das supernovas não são tão quentes, de modo que não recebemos radiação UV muito intensa. Algo invulgar deve ter acontecido com esta supernova para criar um fenómeno tão quente."

Miller e a sua equipa pensam que esta é uma pista importante para entender porque é que as anãs brancas explodem, que tem sido um mistério de longa data no campo. Atualmente, existem várias hipóteses concorrentes. Miller está particularmente interessado em explorar quatro hipóteses diferentes, que correspondem à análise de dados de SN2019yvq pela sua equipa.

Os cenários possíveis que podem fazer com que uma anã branca expluda com um flash UV são:

  1. Uma anã branca consome a sua estrela companheira e torna-se tão grande e instável que explode. Os materiais da anã branca e da estrela companheira colidem, provocando um flash de emissão ultravioleta;
  2. O material radioativo extremamente quente no núcleo da anã branca mistura-se com as suas camadas mais externas, fazendo com que a concha exterior atinja temperaturas mais altas do que o normal;
  3. Uma camada externa de hélio inflama carbono dentro da anã branca, despoletando uma explosão dupla extremamente quente e um flash UV;
  4. Duas anãs brancas fundem-se, provocando uma explosão com material ejetado em colisão que emite radiação ultravioleta.

"Dentro de um ano," disse Miller, "seremos capazes de descobrir qual destes quatro cenários é a explicação mais provável."

Informações impressionantes

Quando os cientistas souberem o que provocou a explosão, aplicarão essas descobertas para aprender mais sobre a formação planetária e sobre a energia escura.

Como a maior parte do ferro no Universo é produzido por supernovas do tipo Ia, uma melhor compreensão deste fenómeno pode dizer-nos mais sobre o nosso próprio planeta. O ferro das estrelas que explodiram, por exemplo, formou o núcleo de todos os planetas rochosos, incluindo a Terra.

"Se quisermos entender como a Terra foi formada, precisamos de entender de onde veio o ferro e qual a quantidade necessária," disse Miller. "Compreender as maneiras pelas quais uma anã branca explode dá-nos uma compreensão mais precisa de como o ferro é criado e distribuído por todo o Universo."

Iluminando a energia escura

As anãs brancas também já desempenham um papel enorme no entendimento atual da energia escura pelos físicos. Os cientistas preveem que as anãs brancas têm todas o mesmo brilho quando explodem. De modo que as supernovas do tipo Ia são consideradas "velas padrão", permitindo que os astrónomos calculem exatamente a que distância estão estas explosões da Terra. A utilização de supernovas para medir distâncias levou à descoberta da expansão acelerada do Universo e da energia escura, uma descoberta reconhecida com o Prémio Nobel da Física em 2011.

"A maioria das galáxias estão na verdade a afastar-se de nós. Se existirem explosões de supernovas do tipo Ia em galáxias muito distantes, as suas distâncias e velocidades podem ser inferidas a partir de quão brilhantes essas supernovas parecem ser, vistas a partir da Terra," explicou Yao. "Os astrónomos descobriram que o Universo está a expandir-se a um ritmo cada vez mais rápido, e a explicação mais popular é que dois-terços do Universo são constituídos pela misteriosa energia escura."

Ao melhor entender as explosões das anãs brancas, Miller pensa que podemos melhor entender a energia escura e a rapidez com que acelera o Universo.

"De momento, ao medir distâncias, tratamos todas estas explosões da mesma forma, mas temos boas razões para pensar que existem vários mecanismos de explosão," explicou. "Se conseguirmos determinar o mecanismo exato da explosão, pensamos que podemos separar melhor as supernovas e assim fazer medições mais precisas da distância."

 


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Evolução da luz ultravioleta e visível emitida por SN2019yvq. A maioria das supernovas do tipo Ia emitem muito mais luz na região visível do espectro eletromagnético do que no ultravioleta. Como aqui visto, SN2019yvq exibiu um flash ultravioleta espetacular depois de explodir.
Crédito: A. A. Miller/Universidade Northwestern


// Universidade Northwestern (comunicado de imprensa)
// ZTF (comunicado de imprensa)
// Artigo científico (The Astrophysical Journal)
// Artigo científico (arXiv.org)

Saiba mais

CCVAlg - Astronomia:
22/05/2015 - Telescópios capturam raros momentos iniciais de supernova bebé

Notícias relacionadas:
science alert
PHYSORG

SN2019yvq:
TNS (UAI)

iPTF14atg:
Wikipedia

Supernovas:
Wikipedia 
Tipo Ia (Wikipedia)

Remanescente de supernova:
NASA
Wikipedia
CCVAlg - Astronomia

ZTF:
Caltech
ipac
Wikipedia

Telescópio Swift:
NASA
Wikipedia

 
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