Pergunte a Ethan #40: O que são impostores de supernovas?
Crédito da imagem: ESO/IDA/Dinamarquês 1,5 m/R.Gendler, J-E. Ovaldsen, C. Thöne e C. Feron.
É a maior mascarada cósmica de todas: uma estrela que finge sua própria morte!
Se você é um sonhador, entre
Se você é um sonhador um sonhador um mentiroso
Um esperançoso, um orador, um comprador de feijão-mágico
Se você é um pretendente, sente-se perto do meu fogo
Pois temos alguns contos dourados de linho para girar
Entre!
Entre! – Shel Silverstein
Como cada semana chega ao fim aqui no Starts With A Bang, eu vasculho as perguntas e sugestões que você teve o cuidado de criar e enviar, e selecione o meu favorito para responder na frente de todo o mundo. O tema do Ask Ethan desta semana vem de São Paulo, Brasil, cortesia de Denise Selmo, que pergunta o seguinte:
Gostaria de saber mais sobre o tema ‘Supernova Impostors’ que parece ser o caso do meu corpo celeste favorito, Eta Carinae. É muito difícil encontrar bons materiais sobre o tema e pouquíssimos já foram estudados. Acho tão incrível que eles possam ejetar tanta massa e continuar vivos.
Vamos começar dando uma olhada nos objetos reais que eles estão representando: supernovas!
Crédito da imagem: B. J. Fulton, Rede de Telescópios Globais do Observatório Las Cumbres.
De vez em quando - e este tem sido o caso desde a antiguidade - uma estrela muito fraca dentro de nossa galáxia (ou, em princípio, algum galáxia), geralmente também fraco para ser visto a olho nu, de repente brilha tão espetacularmente que pode ofuscar todas as outras estrelas no céu. No passado, eles às vezes ofuscavam até os planetas e se tornavam visíveis durante o dia! Originalmente conhecidas como stella nova (latim para nova estrela), essas supernovas na verdade acabam sendo eventos incrivelmente explosivos, sinalizando o fim da vida de uma estrela.
Eles podem surgir de vários mecanismos diferentes, incluindo:
- Uma estrela muito massiva pode ficar sem combustível que pode ser queimado para liberar energia através do processo de fusão nuclear em seu núcleo, fazendo com que ela entre em colapso, rebote e exploda.
- Uma estrela anã branca – uma antiga estrela semelhante ao Sol que agora é uma mistura degenerada de carbono, oxigênio e possivelmente silício – pode acumular massa suficiente em cima dela para colapsar sob seu próprio peso, resultando em uma reação de fusão descontrolada que rasga a estrela separado.
- Duas anãs brancas podem se fundir / colidir, novamente causando uma reação de fusão descontrolada que desta vez rasga Ambas estrelas à parte.
Em todos os casos, uma tremenda quantidade de energia é liberada em um período de tempo incrivelmente curto. Em questão de dias a semanas, tanta energia é emitida quanto o Sol emitirá ao longo de seus 10 a 12 bilhão ano de vida! E em todos os casos, a estrela progenitora original é destruída, deixando para trás uma estrela de nêutrons, um buraco negro ou nada mesmo exceto uma nuvem de plasma ionizado e gás.
Créditos da imagem (composta): Raio-X: NASA / CXC / MIT / L. Lopez et al.; Infravermelho: Palomar; Rádio: NSF/NRAO/VLA.
Mas às vezes, um brilho espetacular é observado que não duram dias ou semanas, mas por anos ! E quando esse brilho é feito, a estrela fica muito mais escura do que era antes do brilho, mas ainda está lá ; nada foi destruído! A estrela que Denise menciona — η Carinae — foi a primeira estrela (e a só um registrado em nossa galáxia) para exibir esse comportamento bizarro.
Passemos à sua história.
Crédito da imagem: F. Espenak, http://astropixels.com/ .
Na maioria das constelações, os astrônomos nomeiam a estrela mais brilhante Alfa, a segunda Beta mais brilhante e assim por diante. assim Canopus , a estrela mais brilhante do constelação de Carina (a quilha, já que dividimos o enorme antigo constelação de Argo em diferentes componentes do navio) e segunda estrela mais brilhante em todo o céu noturno, também é α Carinae , enquanto o segundo mais brilhante, Miaplacidus , é β Carinae , e assim por diante até o alfabeto grego. Assim, durante a maior parte da história registrada, η Carinae foi a sétima estrela mais brilhante em sua constelação.
A questão é que, se você for procurá-lo nos céus hoje, mesmo com uma visão perfeita a olho nu e um céu claro, escuro e sem lua, você não verá nada .
Crédito da imagem: 2003 Torsten Bronger, anotado por mim.
Agora, lá está muitas estrelas nesta região do céu, e é localizado no plano da Via Láctea, que é onde os aglomerados de estrelas jovens tendem a se formar. Mas qual é a história particular desta estrela? Em 1837, esta estrela sofreu uma grande erupção , tornando-se muito mais brilhante do que o normal - mas não bastante tão brilhante quanto uma supernova - por um período de vinte e um anos ! Em seu pico de brilho em 1843, foi oficialmente chamado de supernova impostora (a primeira vez que algo foi chamado assim), onde temporariamente se tornou a segunda estrela mais brilhante do céu noturno, superando até Canopus, a estrela Alfa de sua constelação.
No auge, o céu noturno ao redor da constelação de Carina provavelmente se parecia com esta simulação gerada por computador, abaixo.
Crédito da imagem: Celestia, do autor/usuário HeNRyKus, com η Carinae à esquerda e Canopus à direita.
De 1837 a 1858, permaneceu muito brilhante, e então seu brilho despencou. No final da década de 1860, não era mais visível a olho nu, depois clareou e desbotou novamente nas décadas de 1880/1890, e foi ficando um pouco mais brilhante nos últimos 100 anos, embora ainda exija um par de binóculos para ver.
Crédito da imagem: Universidade de Minnesota.
Então o que aconteceu? O que poderia causar um evento como este?
Como se vê, podemos aprender muito olhando para η Carinae e seus arredores hoje. Por ser uma região empoeirada, o melhor vista para aprender sobre isso vem em luz infravermelha.
Crédito da imagem: ESO / Very Large Telescope / T. Preibisch et al., em luz infravermelha.
Como você pode ver, esta é uma região do espaço muito empoeirada e de formação de estrelas, com um jovem aglomerado de estrelas em seu centro: o Nebulosa Carina . Mas o incrivelmente O objeto brilhante no canto inferior esquerdo desta imagem é o próprio impostor da antiga supernova: η Carinae. Você não ficaria surpreso ao saber que - como a maioria das estrelas nesta imagem - é jovem, brilhante e massivo. Afinal, grandes aglomerados de estrelas recém-nascidos são onde as estrelas mais massivas do Universo são encontradas. Considerando que eles vivem apenas alguns milhões de anos, isso não é surpreendente!
De fato, η Carinae é um dos as estrelas mais massivas que conhecemos, e possivelmente o mais massivo confirmado em nossa própria galáxia. Tem uma massa entre 100 e 150 vezes nosso próprio Sol; apenas o super aglomerado de estrelas ultramassivo R136 encontrado na Nebulosa da Tarântula (fora da nossa galáxia, muito obrigado) é conhecido por ter estrelas maiores, com a mais massiva lá chegando em 260 massas solares!
Crédito da imagem: NASA, ESA, F. Paresce (INAF-IASF, Bolonha, Itália), R. O'Connell (Universidade da Virgínia, Charlottesville) e o Comitê de Supervisão Científica da Wide Field Camera 3.
É verdade que as estrelas mais massivas queimam seu combustível mais rapidamente, ficam sem combustível em seus núcleos mais rapidamente e morrem em explosões de supernovas antes de qualquer outra estrela. Mas se sua estrela ficar também massivo, muito assimétrico ou desenvolve outras instabilidades no interior, é provável que tenha – por falta de um termo técnico melhor – um soluço, onde uma cascata nuclear ocorre no interior, mas a estrela em si não é destruída.
Em vez disso, ocorre uma ejeção massiva de material, mas a estrela permanece intacta e continua a queimar seu combustível, embora com uma massa geral menor, como se nada disso tivesse acontecido. E se olharmos para η Carinae hoje, esta é o que vemos. (Não se apresse e dê uma boa olhada!)
Crédito da imagem: Nathan Smith (Universidade da Califórnia, Berkeley) e NASA.
A imagem acima, tirada com (o que mais?) o Telescópio Espacial Hubble, mostra uma nebulosa de dois lóbulos e uma região externa de gás/plasma expelido que totaliza cerca de vinte vezes a massa do nosso Sol ! E, como você pode ver claramente, ainda há uma estrela azul incrivelmente brilhante no núcleo.
Será que ainda vai virar supernova algum dia? Absolutamente.
Esse dia será em breve? Para ser honesto, pode ser . Deixe-me explicar.
Crédito da imagem: Pastorello, A., et al., 2007, Nature, 447 , 829 , através do Grupo de Telescópios Isaac Newton em http://www.ing.iac.es/PR/press/double.html .
A galáxia UGC 4904 teve um evento impostor de supernova descoberto em 2004, onde uma estrela identificada como um variável azul luminosa estrela (que η carinae também é, a propósito) iluminou e teve um evento de ejeção de massa, depois desapareceu lentamente e dois anos depois morreu em um explosão catastrófica de hipernova !
Portanto, é possível que um impostor de supernova seja como um tremor antes de um terremoto: um sinal de coisas maiores por vir, e em breve . Mas outros explosões variáveis azuis luminosas não vai supernova imediatamente, e a estrela P Cygni em nossa própria galáxia - que realmente iluminou tremendamente no século 17 - tem sido muito estável há séculos.
Então, o que estamos olhando quando temos um impostor de supernova? Uma estrela azul ultramassiva e ultraluminosa (pelo menos ~ 50 vezes a massa do nosso Sol) queimando seu combustível central que ilumina muito mais do que qualquer nova que já vimos, mas menos espetacularmente do que qualquer supernova, como esta em Messier 99 .
Crédito de imagem: ESA/Hubble & NASA. Agradecimentos: Matej Novak; seta de identificação por mim.
Por que ele ejeta tanto de sua massa assim? Algumas ideias principais:
- Uma de suas camadas semelhantes a cebolas fica sem combustível e se contrai, enviando ondulações instáveis por toda a estrela e levando a uma fusão adicional, produção de energia e uma explosão.
- A estrela está em transição de uma variável azul luminosa para uma variável Estrela Wolf-Rayet . (R136a1, a estrela mais massiva conhecida, é um exemplo de estrela Wolf-Rayet.)
- Uma estrela companheira muito massiva desencadeou a erupção/explosão, talvez de uma companheira supergigante.
O mais incrível é que algumas outras ideias têm recentemente foi falsificado graças ao fato de que o eco de luz da explosão de 1837, ou um reflexo da luz antiga das nuvens de gás interestelar, começou a chegar até nós, permitindo-nos entender melhor certas propriedades de pelo menos um (o η carina) impostor de supernova!
Crédito da imagem: NASA, NOAO e Armin Rest (STScI) et al.
Nos próximos 10 a 15 anos, estamos prontos para aprender ainda mais sobre esse evento antigo. Na verdade, aqui está o que já aprendemos:
- A erupção/nebulosa parece estar se expandindo a velocidades de 210 km/s, o que é Muito de mais lentas do que as velocidades típicas de supernovas,
- A temperatura de erupção da estrela é de ~ 5.000 K, muito mais fria do que se pensava anteriormente e mais fria do que os modelos teóricos atuais permitem,
- Não há linhas de emissão, apenas linhas de absorção, descartando o modelo de ventos estelares opacos e, em citação direta do artigo,
- A causa que desencadeou tal explosão e a perda de massa sem destruir a estrela ainda é desconhecida, mas as previsões de futuras simulações de transferência radiativa tentando explicar η Car e sua Grande Erupção agora podem ser combinadas com essas observações espectrais. Outros modelos alternativos que foram propostos, e. os que usam acreção de massa da estrela companheira… como gatilho para a erupção, podem ser verificados ou descartados.
E – até onde sabemos – é o que sabemos sobre impostores de supernovas! Obrigado por um ótimo Ask Ethan, Denise, e se você tiver um pergunta ou sugestão você gostaria de ver em destaque aqui, envie-o!
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