Resumo:
Um remanescente de uma estrela que explodiu há cerca de 850 anos está desafiando a compreensão tradicional das pessoas sobre explosões de supernovas. Uma equipa de investigação internacional utilizou o telescópio Gemini North para obter as imagens observacionais mais nítidas até à data e descobriu que existe um grande número de estruturas de gás anteriormente não resolvidas escondidas dentro do famoso remanescente de supernova Pa 30. O que é ainda mais surpreendente é que a estrela que causou a explosão não foi completamente destruída, mas sobreviveu até hoje.
Pa 30 está a cerca de 7.500 anos-luz de distância da Terra. Sua periferia externa apresenta uma forma radial semelhante a um dente-de-leão, por isso há muito tempo atrai a atenção dos astrônomos. Este alvo foi originalmente descoberto por um cientista cidadão em 2013. Mais tarde, os astrónomos determinaram que estava relacionado com uma explosão de supernova registada em 1181 DC. Este evento astronômico foi registrado de forma independente por astrônomos da China, Japão e da região árabe. Com esta confirmação, Pa 30 torna-se uma das cinco supernovas históricas que foram claramente documentadas antes da invenção dos telescópios e para as quais foram eventualmente encontradas contrapartes remanescentes.
A pesquisa foi co-liderada por Tim Cunningham do Centro Harvard-Smithsonian de Astrofísica e Ilaria Caiazzo, professora assistente do Instituto de Ciência e Tecnologia da Áustria (ISTA), e os resultados foram publicados no Astrophysical Journal.
A equipa de investigação utilizou o Telescópio Gemini Norte em Mauna Kea, no Havai, para realizar observações de alta resolução de Pa 30. Ao analisar os comprimentos de onda específicos da luz emitida pelo enxofre ionizado e pelo oxigénio duplamente ionizado, os investigadores conseguiram observar a estrutura interna das ruínas com uma precisão sem precedentes.
Os resultados mostram que a nova imagem revela cerca de dez vezes o número de estruturas gasosas semelhantes a filamentos do que o observado anteriormente. Em vez de fluxos suaves e contínuos, essas estruturas são compostas de grandes nós de gás compactados, como pérolas em um colar.
Caiazzo disse que, como o Pa 30 está relativamente próximo da Terra, os cientistas podem ver detalhes tão ricos. Ela destacou que a escala de cada nó de gás é extremamente grande, e mesmo a área do sistema solar que se estende do Sol até a órbita de Netuno pode facilmente acomodar mais de dez deles. A consistência na forma e no tamanho destes nós de gás é particularmente surpreendente. A equipe de pesquisa espera explicar seu mecanismo de formação através de modelos teóricos no futuro.
A pesquisa também confirmou que a estrela localizada no centro da relíquia é uma “estrela zumbi” que sobreviveu à explosão de uma supernova do Tipo Iax.
A supernova Tipo Iax é um evento de explosão incompleta extremamente raro. Ao contrário das supernovas tradicionais que destroem completamente a estrela, este tipo de explosão deixa para trás um núcleo remanescente. Pa 30 é atualmente o único remanescente conhecido de supernova Tipo Iax na Via Láctea. Embora os cientistas tenham encontrado objetos semelhantes noutras galáxias, Pa 30 é o único caso em que uma estrela sobrevivente foi diretamente observada.
Pesquisas anteriores acreditavam que Pa 30 pode ter sido formado pela colisão de duas estrelas anãs brancas. As anãs brancas são remanescentes de alta densidade de estrelas que evoluíram, com um volume próximo ao tamanho da Terra, mas com massa extremamente elevada. Quando duas anãs brancas colidem, elas podem desencadear uma rara explosão de supernova Tipo Iax.
Em muitos eventos de supernova, como a explosão não é completamente simétrica, os objetos sobreviventes geralmente adquirem uma velocidade semelhante à de um "recuo" e são violentamente empurrados para longe do centro da explosão. No entanto, a equipa de investigação descobriu que as estrelas sobreviventes em Pa 30 estão localizadas quase exactamente no centro da nebulosa e as suas velocidades de movimento lateral são extremamente lentas.
Caiazzo explicou que a conservação do momento na física significa que se o processo de explosão for altamente simétrico, o material ejetado também deverá manter uma distribuição simétrica, e a estrela restante não ganhará velocidade de recuo significativa. As medições da equipa mostraram que o limite superior da velocidade lateral da estrela era tão pequeno que mal podia ser vista a sair do local da explosão.
Esta descoberta fornece pistas importantes para a compreensão de como as supernovas do tipo Iax são formadas.
Embora as supernovas do Tipo Iax sejam raras, os investigadores acreditam que pode haver muito mais relíquias deste tipo escondidas na Via Láctea. Cunningham apontou que a história dos seres humanos que registam de forma fiável eventos de explosões estelares tem apenas cerca de mil anos, por isso não se pode excluir que exista um grande número de alvos semelhantes que ainda não foram descobertos, mas estão apenas escondidos nas regiões escuras nas profundezas da Via Láctea.
Ele disse que os cientistas têm muita sorte de poder estudar um corpo celeste tão especial agora, porque esta explosão não ocorreu apenas num período histórico, mas também deixou registos de observação independentes de múltiplas civilizações, fornecendo coordenadas de tempo valiosas para a astronomia moderna.
A equipe de pesquisa acredita que, à medida que uma nova geração de grandes telescópios continuar a ser colocada em uso, os humanos deverão descobrir sistemas de "estrelas zumbis" mais semelhantes. Ao mesmo tempo, o Pa 30 também se tornará uma importante amostra de referência para a identificação de tais objetos.
Atualmente, ainda existem muitos mistérios não resolvidos no Pa 30, como a forma como esses nós de gás com estruturas altamente uniformes são formados. Os investigadores esperam usar observações mais aprofundadas e análises de big data no futuro para rastrear alvos candidatos na Via Láctea e em galáxias próximas.
Cunningham disse que a astronomia moderna entrou na era do big data, e as características únicas exibidas pelo Pa 30 ajudarão os pesquisadores a encontrar mais relíquias semelhantes a partir de dados de observação massivos.
Caiazzo destacou que à medida que a distância de observação aumenta, os sinais celestes se tornarão mais fracos e mais difíceis de resolver. Embora as supernovas do Tipo Iax possam ser detectadas em galáxias distantes, as suas estruturas remanescentes são frequentemente não resolvidas. Portanto, um alvo relativamente próximo e bem preservado como o Pa 30 é particularmente valioso. No futuro, a equipa de investigação planeia usar as propriedades únicas do Pa 30 para continuar a procurar por mais estrelas que explodiram mas sobreviveram na Via Láctea e nas galáxias vizinhas.
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