Um dos maiores mistérios na astronomia, a explosão de estrelas se tornando supernovas, finalmente está sendo revelado com a ajuda da missão Nuclear Spectroscopic Telescope Array (NuSTAR) da NASA.
© NASA/JPL-Caltech/CXC/SAO (primeiro mapa radioativo da Cassiopeia A)
O observatório de raios X de alta energia tem criado o primeiro mapa de material radioativo de remanescentes de supernovas. Os resultados, de uma remanescente de supernova, denominada Cassiopeia A (Cas A), revelam como as ondas de choque provavelmente arrebentam as estrelas massivas moribundas.
“As estrelas são bolas esféricas de gás, e então você pode pensar que quando elas terminam suas vidas e explodem, que essa explosão seria como se uma bola uniforme expandisse com grande potência”, disse Fiona Harrison, a principal pesquisadora do NuSTAR no Instituto de Tecnologia da Califórnia (Caltech) em Pasadena. “Nossos novos resultados mostram como o coração da explosão, ou o motor é distorcido, possivelmente pelo fato das regiões mais internas literalmente espargir ao redor antes da detonação”.
A Cas A foi criada quando uma estrela massiva explodiu como uma supernova, deixando um denso cadáver estelar e uma parte remanescente ejetada. A luz da explosão atingiu a Terra centenas de anos atrás, então nós estamos vendo a parte remanescente estelar quando ela era fresca e jovem.
As supernovas semeiam o Universo com muitos elementos, incluindo o ouro, o cálcio e o ferro. Enquanto que estrelas pequenas como o nosso Sol morrem por processos menos violentos, as estrelas com no mínimo oito vezes a massa do Sol, explodem como supernovas. As altas temperaturas e as partículas criadas na explosão fundem os elementos leves criando assim, elementos mais pesados.
O NuSTAR, é o primeiro telescópio capaz de produzir mapas dos elementos radioativos encontrados nas remanescentes de supernovas. Nesse caso, o elemento, é o titânio-44, que tinha um núcleo instável produzido no coração da estrela que explodiu.
O mapa que o NuSTAR fez da Cas A mostra o titânio concentrado em aglomerados na parte central da remanescente e aponta para a possível solução para o mistério de como as estrelas encontram o seu destino fatal. Quando os pesquisadores simulam explosões de supernovas com computadores, enquanto uma estrela massiva, morre e colapsa, a onda de choque principal frequentemente passa por fora e a estrela não se rompe. As últimas descobertas sugerem fortemente que a estrela que explode, está reenergizando a onda de choque e permitindo que a estrela finalmente exploda suas camadas mais externas.
© NASA/JPL-Caltech (diagrama mostra o decaimento do titânio-44)
Quando as estrelas explodem em supernovas, elas geram elementos químicos, semeando o Universo com os ingredientes que formam estrelas, planetas e até pessoas. Alguns dos elementos produzidos em supernovas são radioativos, o que significa que eles são instáveis e decaem em elementos mais leves. Quando isto acontece, as substâncias radioativas liberam energia na forma de posítrons e fótons.
Um dos elementos radioativos criados em supernovas é titânio-44, que decai em cálcio-44, cujo processo produz fótons de raios X de alta energia. O NUSTAR é o primeiro telescópio capaz de criar imagens detalhadas desses fótons de raios X de alta energia. Como resultado, o NuSTAR pode mapear a radioatividade em remanescentes de supernova pela primeira vez, revelando novos detalhes sobre como estrelas massivas explodem.
“Com o NuSTAR nós temos uma nova ferramenta para investigar esse tipo de explosão”, disse o principal autor do artigo, Brian Grefenstette do Caltech. “Anteriormente, era difícil interpretar o que estava acontecendo na Cas A, pois o material que nós observamos somente brilha em raios X quando é aquecido. Agora que nós podemos ver o material radioativo, que brilha em raios X, nós estamos tendo uma imagem mais completa do que está acontecendo no núcleo da explosão”.
O mapa do NuSTAR também provoca dúvidas em outros modelos de explosões de supernovas, onde a estrela está girando rapidamente logo antes de morrer e lança jatos estreitos de gás que guiam a explosão estelar. Apesar de impressões dos jatos terem sido observadas antes ao redor da Cas A, não se sabia se eles estavam iniciando as explosões. O NuSTAR não observou titânio, essencialmente a poeira radioativa da explosão, em regiões estreitas dos jatos, assim os jatos não foram os pavios para a explosão.
Os pesquisadores continuarão investigando o caso da explosão dramática da Cas A. Séculos depois de sua morte ter marcado o nosso céu, essa remanescente de supernova continua a nos surpreender.
Os resultados foram publicados na revista Nature.
Fonte: Jet Propulsion Laboratory
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