• Começa com um estrondo

Será que o JWST e o ALMA acabaram de revelar como os pulsares se formam?

• Em 1987, a humanidade observou uma supernova na galáxia vizinha: na Grande Nuvem de Magalhães, a apenas ~165.000 anos-luz de distância, conhecida como SN 1987a.
• Embora outras supernovas com colapso do núcleo tenham levado à criação de pulsares, como na Nebulosa do Caranguejo, nenhum remanescente pulsante jamais foi associado ao SN 1987a.
• Mas com observações recentes do ALMA e do JWST, vimos agora detalhes sem precedentes dentro do remanescente da supernova, sugerindo um caminho para este objeto eventualmente se tornar um pulsar.

Em 1987, a humanidade observou a supernova mais próxima desde 1604.

Em 1604, aconteceu a última supernova a olho nu que ocorreu na galáxia da Via Láctea, hoje conhecida como supernova de Kepler. Embora a supernova tenha desaparecido da vista a olho nu em 1605, o seu remanescente permanece visível hoje, como mostrado aqui numa composição de raios X/óptica/infravermelho. As “riscas” amarelas brilhantes são o único componente ainda visível na óptica, mais de 400 anos depois.

A 165.000 anos-luz de distância, o núcleo de uma estrela supergigante azul entrou em colapso.

Esta imagem óptica, obtida com o Telescópio Espacial Hubble em 2017, mostra o remanescente da supernova SN 1987a precisamente 30 anos após a sua detonação ter sido observada. Localizada a cerca de 165.000 anos-luz de distância, na Grande Nuvem de Magalhães, nos arredores da Nebulosa da Tarântula, esta é a primeira e única supernova capturada no nosso Grupo Local nos últimos mais de 100 anos.

Os primeiros sinais observados foram neutrinos: chegando em uma explosão de aproximadamente 12 segundos.

Três detectores diferentes observaram os neutrinos do SN 1987A, sendo o KamiokaNDE o mais robusto e bem-sucedido. A transformação de um experimento de decaimento de núcleos em um experimento de detector de neutrinos abriria o caminho para o desenvolvimento da ciência da astronomia de neutrinos. A luz da supernova só chegaria horas depois.

Horas depois, , indicando uma supernova com colapso do núcleo.

Posteriormente, observamos meticulosamente o remanescente em expansão e evolução.

Esta imagem mostra o remanescente da supernova SN 1987a em seis comprimentos de onda diferentes de luz. Apesar de já terem passado 36 anos desde que esta explosão ocorreu, e apesar de estar aqui mesmo no nosso quintal, o material em torno do motor central não foi limpo o suficiente para expor o remanescente estelar. Por outro lado, objetos semelhantes a vacas (também conhecidos como transientes ópticos azuis rápidos) têm seus núcleos expostos quase imediatamente.

Nos arredores, as bombas gasosas lançadas séculos antes continuam a expandir-se.

O remanescente da supernova 1987a, localizado na Grande Nuvem de Magalhães, a cerca de 165.000 anos-luz de distância. Foi a supernova observada mais próxima da Terra em mais de três séculos, e atingiu uma magnitude máxima de +2,8, claramente visível a olho nu e significativamente mais brilhante do que a galáxia hospedeira que a contém.

No interior deles, as ondas de choque das supernovas aquecem um halo esferoidal de material.

As observações de luz óptica da Supernova 1987A pelo Hubble tornam-se ainda mais valiosas quando são combinadas com observações de telescópios que podem medir outros tipos de radiação da estrela em explosão. A imagem mostra as imagens em evolução de pontos quentes do Telescópio Hubble ao lado de imagens tiradas aproximadamente ao mesmo tempo pelo Observatório de Raios-X Chandra e pelo Observatório de Rádio Australia Telescope Compact Array (ATCA). As imagens de raios X mostram um anel de gás em expansão, mais quente que um milhão de graus, que evidentemente atingiu o anel óptico ao mesmo tempo que os pontos quentes apareceram. As imagens de rádio mostram um anel de emissão de rádio em expansão semelhante, causado por elétrons que se movem através da matéria magnetizada quase à velocidade da luz.

A injeção de energia causa mudanças irregulares no brilho, raios X e emissões de rádio.

Observações de conjuntos compactos em comprimentos de onda longos mostram que o remanescente continua a se expandir e a luminosidade interestelar continua a aumentar em torno da explosão inicial. O brilho em uma variedade de comprimentos de onda de luz continua a evoluir à medida que diferentes formas de material ejetado atingem o material circundante e o aquecem, fazendo com que ele irradie.

Mas a região interna desta explosão permanece misteriosa.

A onda de choque de material da explosão de 1987 que se move para fora continua a colidir com o material ejetado anterior da estrela anteriormente massiva, aquecendo e iluminando o material quando ocorrem colisões. Uma grande variedade de observatórios continua a fotografar o remanescente da supernova hoje, acompanhando a sua evolução. No entanto, a região mais interna permanece fortemente obscurecida pela poeira, impedindo-nos de saber verdadeiramente o que se passa lá dentro.

O núcleo em colapso deveria criar um remanescente massivo : uma estrela de nêutrons.

Cinco diferentes comprimentos de onda combinados mostram a verdadeira magnificência e diversidade dos fenômenos em jogo na Nebulosa do Caranguejo. Os dados de raios X, em roxo, mostram o gás/plasma quente criado pelo pulsar central, que é claramente identificável tanto na imagem individual quanto na imagem composta. Esta nebulosa surgiu de uma estrela massiva que morreu numa supernova com colapso do núcleo em 1054, onde uma luz brilhante apareceu em todo o mundo, permitindo-nos, actualmente, reconstruir este evento histórico.

Supernova semelhante de 1054 deu origem ao que é hoje Pulso de caranguejo .

Uma combinação de dados de raios X, ópticos e infravermelhos revela o pulsar central no núcleo da Nebulosa do Caranguejo, incluindo os ventos e fluxos que os pulsares transportam na matéria circundante. A mancha branco-arroxeada brilhante central é, de fato, o pulsar do Caranguejo, que gira cerca de 30 vezes por segundo. O material mostrado aqui abrange cerca de 5 anos-luz de extensão, originando-se de uma estrela que se transformou em supernova há cerca de 1.000 anos, ensinando-nos que a velocidade típica do material ejetado é de cerca de 1.500 km/s. A estrela de nêutrons atingiu originalmente uma temperatura de aproximadamente 1 trilhão de K, mas mesmo agora já esfriou para “apenas” cerca de 600.000 K.

No entanto, nenhuma estrela de nêutrons pulsante é associado ao SN 1987a .

Esta imagem mostra a ilustração de uma estrela de nêutrons massiva, juntamente com os efeitos gravitacionais distorcidos que um observador poderia ver se tivesse a capacidade de ver esta estrela de nêutrons a uma distância tão próxima. Embora as estrelas de nêutrons sejam famosas por pulsar, nem toda estrela de nêutrons é um pulsar. Atualmente não se sabe se o remanescente do SN 1987a evoluirá para um ou não.

No entanto, duas pistas sugerem que alguém pode estar desenvolvendo .

À medida que a região central do remanescente SN 1987A continua a evoluir, a região central empoeirada esfriará e grande parte da radiação obscurecida por ela se tornará visível, enquanto o remanescente central continuará a esfriar e a evoluir também. É concebível, quando isso ocorrer, que pulsos de rádio periódicos se tornem observáveis, revelando se a estrela de nêutrons central é um pulsar ou não.

As observações do ALMA revelam enormes quantidades de gás interior e poeira.

Imagens ALMA de resolução extremamente alta revelaram uma “bolha” quente no núcleo poeirento da Supernova 1987A (detalhe), que poderia ser a localização da esperada estrela de nêutrons. A cor vermelha mostra poeira e gás frio no centro do remanescente da supernova, obtidos em comprimentos de onda de rádio com o ALMA. Os tons verdes e azuis revelam onde a onda de choque em expansão da estrela explodida está colidindo com um anel de material ao redor da supernova. Um observatório como o JWST é perfeito para revelar a matéria nas regiões “escuras” desta imagem.

Um “ponto quente” central sugere a presença de uma estrela de nêutrons recém-nascida .

No centro do remanescente de SN 1987a, o ALMA, com a sua incrível resolução e capacidades de comprimento de onda longo, foi capaz de observar um ponto particularmente quente no interior do gás e poeira de SN 1987a. O calor extra é considerado por muitos como um indicador de uma estrela de nêutrons jovem, o que tornaria esta a estrela de nêutrons mais jovem já descoberta.

Agora, JWST entrou na conversa, mostrando suas vistas únicas .

A NIRCam (Near-Infrared Camera) de Webb capturou esta imagem detalhada de SN 1987A (Supernova 1987A), que foi anotada para destacar estruturas principais. No centro, o material ejetado da supernova tem o formato de um buraco de fechadura. À sua esquerda e à direita estão crescentes fracos recém-descobertos por Webb. Além deles, um anel equatorial, formado a partir de material ejetado dezenas de milhares de anos antes da explosão da supernova, contém pontos quentes brilhantes. Fora disso está a emissão difusa e dois anéis externos fracos.

Recursos recentemente revelados incluem “crescentes” aparecendo no gás .

A região mais interna do remanescente de SN 1987a, conforme revelado pelo JWST, mostra gás, poeira bloqueadora de luz no centro e formas em forma de crescente, todas no interior da região esferoidal de gás quente sendo impactado pelo material ejetado da supernova. As características crescentes, em particular, nunca foram vistas por nenhum telescópio antes do JWST, e a sua natureza ainda não foi descoberta.

São material ejetado mundano ou formas esculpidas por campos magnéticos?

Uma explosão de supernova enriquece o meio interestelar circundante com elementos pesados. Esta ilustração, do remanescente de SN 1987a, mostra como o material de uma estrela morta é reciclado no meio interestelar. No entanto, precisamente o que está a ocorrer no centro do remanescente é obscuro, já que mesmo o poderoso gerador de imagens NIRCam do JWST não consegue penetrar totalmente na poeira que bloqueia a luz para ver o seu interior.

A evolução do remanescente da supernova acabará por revelar qualquer objeto que esteja dentro dele.

Um objeto pequeno e denso com apenas 12 milhas de diâmetro é responsável por esta nebulosa de raios X que se estende por aproximadamente 150 anos-luz. Este pulsar gira quase 7 vezes por segundo e tem um campo magnético na sua superfície estimado em 15 biliões de vezes mais forte que o campo magnético da Terra. Talvez, dentro do remanescente do SN 1987a, esteja ocorrendo uma versão jovem desse fenômeno.

É possível que estejamos testemunhando a formação do mais novo pulsar do nosso Grupo Local.

Esta simulação computacional de uma estrela de nêutrons mostra partículas carregadas sendo movimentadas pelos campos elétricos e magnéticos extraordinariamente fortes de uma estrela de nêutrons. É possível que uma estrela de neutrões se tenha formado dentro do remanescente de SN 1987a, mas a região ainda é demasiado poeirenta e rica em gás para que os “pulsos” possam vazar.

Principalmente Mute Monday conta uma história astronômica em imagens, recursos visuais e não mais do que 200 palavras.

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