Tecnologia Científica

Astrônomos encontram explosão de supernova mais luminosa para brilhar em raios-X
O que está por trás dessas explosões estelares incomuns? Novas evidências apontam para buracos negros ativos ou estrelas de nêutrons .
Por Instituto de Tecnologia da Califórnia - 11/01/2022


Obra comparando uma supernova normal a uma supernova parecida com uma vaca. Crédito: Bill Saxton, NRAO/AUI/NSF

Outro membro da nova classe "Cow" de explosões de supernovas foi descoberto - o mais brilhante visto em raios-X até hoje. O novo evento, apelidado de AT2020mrf, é apenas o quinto encontrado até agora pertencente à classe Cow de supernovas. O grupo recebeu o nome da primeira supernova encontrada nesta classe, AT2018cow, cujo nome gerado aleatoriamente acabou por soletrar a palavra "vaca".

O que está por trás dessas explosões estelares incomuns? Novas evidências apontam para buracos negros ativos ou estrelas de nêutrons .

Quando uma estrela massiva explode, ela deixa para trás um buraco negro ou um remanescente estelar morto chamado estrela de nêutrons. Normalmente, esses remanescentes estelares são relativamente inativos e envoltos pelo material ejetado na explosão. Mas de acordo com Yuhan Yao (MS '20), um estudante de pós-graduação da Caltech, eventos semelhantes a vacas têm em seus núcleos objetos compactos muito ativos e principalmente expostos que emitem emissão de raios-X de alta energia. Yao apresentou as novas descobertas virtualmente na 239ª reunião da American Astronomical Society.

“Podemos ver o coração dessas explosões para testemunhar diretamente o nascimento de buracos negros e estrelas de nêutrons”, diz ela, observando que as supernovas não são encobertas por material.

O primeiro evento Cow, AT2018cow, chocou os astrônomos quando foi descoberto em 2018: a explosão estelar foi 10 vezes mais brilhante na luz visível do que as supernovas típicas e desapareceu mais rapidamente. Também emitiu uma grande quantidade de raios-X altamente variáveis, levando os astrônomos a acreditar que estavam testemunhando diretamente o nascimento de um buraco negro ou estrela de nêutrons pela primeira vez.

Outro fator diferenciador das Vacas é que elas desprendem montes de massa antes de explodirem, e essa massa fica iluminada mais tarde, após a explosão. Quando as estrelas explodem, elas geram ondas de choque que supostamente atravessam o material pré-existente, fazendo com que brilhem em rádio e luz de comprimento de onda milimétrico.

AT2020mrf é o primeiro a ser encontrado inicialmente em raios-X em vez de luz óptica. Yao e seus colegas detectaram o evento em julho de 2020 usando dados de raios-X do telescópio russo-alemão Spektrum-Roentgen-Gamma (SRG). Eles verificaram observações feitas em luz ótica pela Zwicky Transient Facility (ZTF), que opera a partir do Observatório Palomar da Caltech, e descobriram que a ZTF também detectou o evento.
 
Os dados do SRG revelaram que essa explosão inicialmente brilhou com 20 vezes mais luz de raios X do que o evento Cow original. Dados capturados um ano depois pelo Observatório de Raios-X Chandra da NASA mostraram que a explosão não apenas ainda estava escaldante, mas brilhava com 200 vezes mais luz de raios-X do que a detectada no evento Cow original em um período de tempo semelhante.

“Quando vi os dados do Chandra, não acreditei na análise a princípio”, diz Yao. "Eu repassei a análise várias vezes. Esta é a supernova Cow mais brilhante vista até hoje em raios-X."

A localização do AT2020mrf é vista aqui em imagens do telescópio de raios-X eROSITA.
O painel direito mostra a detecção de uma nova fonte entre 21 e 24 de julho de 2020.
O painel esquerdo mostra que a fonte não estava lá seis meses antes.
Crédito: Pavel Medvedev, SRG/eROSITA

Os astrônomos dizem que um "motor central" dentro dos detritos da supernova deve estar alimentando a intensa e contínua radiação de raios-X.

“A grande quantidade de liberação de energia e a rápida variabilidade de raios-X observadas no AT2020mrf fornecem fortes evidências de que a natureza do motor central é um buraco negro muito ativo ou uma estrela de nêutrons em rápida rotação chamada magnetar”, diz Yao. “Em eventos do tipo Cow, ainda não sabemos por que o motor central é tão ativo, mas provavelmente tem algo a ver com o tipo de estrela progenitora ser diferente das explosões normais”.

Como esse evento não se parecia exatamente com os outros quatro eventos semelhantes a vacas, Yao diz que essa nova classe de supernovas é mais diversificada do que se pensava originalmente. "Encontrar mais membros dessa classe nos ajudará a identificar a fonte de seu poder", diz ela.

O estudo, intitulado “The X-ray and Radio Loud Fast Blue Optical Transient AT2020mrf: Implications for an Emerging Class of Engine-Driven Massive Star Explosions”, foi submetido ao Astrophysical Journal .

 

.
.

Leia mais a seguir