Cientistas encontram evidência de uma estrela de nêutrons desaparecida

O vestígio tão procurado de uma notável supernova - conhecida como 1987A - que revolucionou o nosso entendimento de como as estrelas evoluem e 'morrem' parece ter sido finalmente encontrado. Cientistas da Universidade de Cardiff, EUA, reportaram no periódico The Astrophiscal Journal (1) que eles detectaram evidência da densa estrela de nêutrons teorizada de ter sido formada no pós-explosão. Essa busca já durava mais de 30 anos, a qual foi provavelmente dificultada pelo fato da massa restante da supernova colapsada ter ficado escondida por trás de uma grossa camada de poeira e gás cósmicos.

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A supernova 1987A (SN 1987A) foi primeiro observada por astrônomos em 23 de fevereiro de 1987, quando essa brilhou intensamente no céu noturno com o poder de 100 milhões de sóis, e continuou emitindo enorme quantidade de luz por vários meses. A supernova, localizada em uma galáxia vizinha - a Grande Nuvem Magelânica -, há cerca de 51 kpc de distância (~160 mil anos-luz), é a mais próxima explosão do tipo observada em mais de 400 anos. O evento forneceu importantes e cruciais detalhes de como explosões de supernovas engatilham a distribuição dinâmica de gás nos remanescentes de uma supernova e como esse sistema evolui ao longo do tempo.

A explosão da supernova ("morte" da estrela) resultou em grandes quantidades de gás com uma temperatura acima de 1 milhão de graus centígrados, mas o gás começou a esfriar rapidamente à medida que se expandia e irradiava termicamente até atingir temperaturas abaixo de 0°C, com parte do gás se transformando em sólido (ex.: poeira). Como a progenitora da SN 1987A era uma super-gigante azul - com uma massa estimada em ~19 massas solares quando jovem e algo em torno de 14 massas solares no momento da supernova -, a expectativa teórica é que uma estrela de nêutron (2) teria sido formada com a massa remanescente após a explosão. No entanto, apesar dos astrônomos terem detectado uma emissão de neutrinos associada com o evento - indicando a formação de uma estrela de nêutrons - um objeto compacto do tipo ligado à SN 1987A não tinha sido direta ou indiretamente observado até o momento.

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(2) Leitura complementar: O que são as Estrelas de Nêutrons?

A grande presença de poeira formada na explosão, obscurecendo fontes radiativas em seu interior, têm sido a principal explicação do porquê a emissão térmica da estrela de nêutrons não ter sido ainda observada. Uma forma indireta teoricamente já proposta para se confirmar essa estrela de nêutrons seria a observação de uma fonte de infravermelho longo associado com a poeira e gás sendo aquecidos pela estrela.

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Nesse sentido, no novo estudo, os astrônomos usaram imagens de alta resolução do telescópio ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) no Deserto do Atacama, norte do Chile, e encontraram uma região de gás no interior da nuvem de poeira e grãos associada à SN 1987A mais quente e, consequentemente, mais termicamente radiante do que o ambiente ao redor. Considerando que apenas essa região - concentrada em uma "bolha" - está anormalmente radiante - o que contrasta também com a geometria esperada do sistema -, isso fortemente sugere a detecção indireta da fonte compacta sendo perseguida, ou seja, a estrela de nêutrons desaparecida. Os mecanismos responsáveis pelas emissões observadas na porção de Infravermelho longo-rádio do contínuo englobam emissão de infravermelho térmico da poeira aquecida (emissão de corpo cinza no caso), emissão síncrotron não-térmica (3), e emissão Bremsstrahlung em menor escala a partir de material ionizado quente.

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(3) Leitura recomendada:  Acelerador de partículas Sirius: Orgulho Brasileiro!

Os dados analisados do telescópio ALMA foram coletados ao longo de vários dias no final de 2015, entre 10352 e 10441 dias após a explosão inicial. Como apenas uma banda de frequência foi de fato analisada (315 GHz), existe uma remota possibilidade de que emissão observada tenha origem diretamente da estrela de nêutrons.


(1) Publicação do estudo: IOP