585: E0102-72.3: ASTRÓNOMOS AVISTAM UMA ESTRELA DE NEUTRÕES DISTANTE E SOLITÁRIA

A composite image of the supernova 1E0102.2-7219 contains X-rays from Chandra (blue and purple), visible light data from VLT’s MUSE instrument (bright red), and additional data from Hubble (dark red and green). A neutron star, the ultra dense core of a massive star that collapses and undergoes a supernova explosion, is found at its center.

Os astrónomos descobriram um tipo especial de estrela de neutrões pela primeira vez fora da Via Láctea, usando dados do Observatório de raios-X Chandra da NASA e do VLT (Very Large Telescope) do ESO no Chile.

As estrelas de neutrões são os núcleos ultra-densos de estrelas massivas que colapsam e explodem como supernovas. Esta estrela de neutrões recém-identificada é de uma variedade rara pois tem um campo magnético fraco e não tem uma companheira estelar.

A estrela de neutrões está localizada no remanescente de uma supernova – conhecida como 1E 0102.2-7219 (abreviada E0102) – na Pequena Nuvem de Magalhães, a 200.000 anos-luz da Terra.

A nova composição de E0102 permite que os astrónomos aprendam novos detalhes sobre este objecto que foi descoberto há mais de três décadas atrás. Nesta imagem, os raios-X do Chandra têm tons azuis e roxos, enquanto os dados ópticos do instrumento MUSE (Multi Unit Spectroscopic Explorer) do VLT têm um tom vermelho brilhante. Os dados adicionais do Telescópio Espacial Hubble têm tons vermelhos escuros e verdes.

Remanescentes de supernova ricos em oxigénio, como E0102, são importantes para compreender como as estrelas massivas fundem os elementos mais leves nos mais pesados antes de explodirem. Vistos até alguns milhares de anos após a explosão original, os remanescentes ricos em oxigénio contêm os detritos expelidos do interior da estrela moribunda. Estes detritos (visíveis como a estrutura filamentar verde na imagem combinada) são observados hoje a passar pelo espaço depois de expulsos a milhões de quilómetros por hora.

As observações de E0102 pelo Chandra mostram que o remanescente de supernova é dominado por uma grande estrutura em forma de anel em raios-X, associada à onda de choque da supernova. Os novos dados MUSE revelaram um anel mais pequeno de gás (em vermelho brilhante) que está a expandir-se mais lentamente do que a onda de choque. No centro deste anel está uma fonte de raios-X semelhante a um ponto azul. Juntos, o pequeno anel e a fonte pontual agem como um alvo celeste.

Os dados combinados do Chandra e do MUSE sugerem que esta fonte é uma estrela de neutrões isolada, criada na explosão de supernova há cerca de dois milénios. A assinatura de energia de raios-X desta fonte, ou “espectro”, é muito semelhante à das estrelas de neutrões localizadas no centro de outros dois famosos remanescentes de supernova: Cassiopeia A (Cas A) e Puppis A. Estas duas estrelas de neutrões também não têm estrelas companheiras.

A ausência de evidências de emissão de rádio estendida ou de radiação de raios-X pulsada, tipicamente associadas com estrelas de neutrões altamente magnetizadas e de rotação veloz, indica que os astrónomos detectaram os raios-X da superfície quente de uma estrela de neutrões isolada com campos magnéticos fracos. Foram detectados, na Via Láctea, cerca de 10 objectos deste tipo, mas este é o primeiro detectado fora da nossa Galáxia.

Mas como é que esta estrela de neutrões acabou na sua posição actual, aparentemente deslocada do centro da chamada concha circular de emissão de raios-X produzida pela onda de choque da supernova? Uma possibilidade é que a explosão de supernova ocorreu perto do meio do remanescente, mas a estrela de neutrões foi expulsa do local por uma explosão assimétrica, a uma velocidade alta de aproximadamente 3,2 milhões de quilómetros por hora. No entanto, neste cenário, é difícil explicar por que a estrela de neutrões está hoje tão bem cercada pelo recém-descoberto anel de gás visto nos comprimentos de onda visíveis.

Outra explicação possível é que a estrela de neutrões está a mover-se lentamente e a sua posição actual é aproximadamente onde a explosão de supernova teve lugar. Neste caso, o material no anel óptico pode ter sido expelido ou durante a explosão de supernova, ou pela progenitora condenada até alguns milhares de anos antes.

Um desafio deste segundo cenário é que o local da explosão estaria localizado bem longe do centro do remanescente, conforme determinado pela emissão prolongada de raios-X. Isto implicaria um conjunto especial de circunstâncias para os arredores de E0102: por exemplo, uma cavidade esculpida pelos ventos da estrela progenitora antes da explosão de supernova e variações na densidade do gás e poeira interestelar em torno do remanescente.

As futuras observações de E0102 em comprimentos de onda de raios-X, ópticos e de rádio devem ajudar os astrónomos a resolver este novo e empolgante mistério apresentado pela solitária estrela de neutrões.

O artigo que descreve estes resultados foi publicado na edição de Abril da Nature Astronomy e está disponível online.

Astronomia On-line
25 de Maio de 2018

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