O observatório orbital russo Spektr-RG faz a varredura do Universo durante a quarta pesquisa de todo o céu em raios-X. A sensibilidade de registro do telescópio eROSITA (um dos dois telescópios a bordo do Spectra-RG) torna possível encontrar fontes muito raras e incomuns de radiação de raios X na esfera celestial.
Uma dessas fontes é um objeto “redondo”, cujo tamanho angular é 8 vezes o diâmetro aparente da lua. Astrofísicos russos, que descobriram este objeto e deram a ele o nome de G116.6-26.1 de acordo com as coordenadas no céu, acreditam que este seja o remanescente de uma explosão de supernova termonuclear que explodiu 40.000 anos atrás. Sua principal diferença em relação a várias centenas de objetos semelhantes são as propriedades do gás no qual a estrela em explosão estava localizada.
A descoberta de um remanescente de uma velha supernova termonuclear em nossa galáxia é um evento bastante raro. Além disso, G116.6-26.1 não está no plano da Galáxia (um “disco” com cerca de 1 mil anos-luz de espessura, onde a população estelar está concentrada principalmente; é cercado por um halo estelar e gasoso mais rarefeito, estendendo-se por dezenas e centenas de milhares de anos-luz de nós), onde seria esperado, mas a uma distância impressionante de 4 mil anos-luz acima e 10 mil anos-luz do sol.
E embora esta ainda seja nossa galáxia, a Via Láctea, remanescentes de supernovas ainda não foram observados tão acima de seu plano. Uma estrela massiva de vida curta (apenas milhões de anos) não poderia explodir ali, elas simplesmente não existem em tal “altura”. Foi a explosão termonuclear de uma anã branca que ocorreu há cerca de 40 mil anos. Toda a matéria de uma estrela com massa de 1,4 massas solares foi ejetada por uma explosão com uma velocidade tremenda de cerca de 3.000 km / s, e agora o remanescente tem um tamanho físico gigantesco com um diâmetro de cerca de 600-700 anos-luz.
No decorrer das reações de fusão termonuclear com uma gigantesca liberação de energia, que causou a explosão e decadência radioativa, mais da metade da massa da estrela se transformou em ferro. A onda de choque resultante durante sua propagação “arrastou” o gás quente à sua frente para o halo galáctico com uma massa total de cerca de 100 massas solares. O telescópio de raios-X eROSITA “viu” a emissão deste gás nas linhas de íons de oxigênio semelhantes ao hidrogênio (O VIII) e ao hélio (O VII), consistindo de um núcleo de oxigênio com carga de Z = 8 e apenas um ou dois elétrons, respectivamente.
“Essa radiação é típica para plasma astrofísico de equilíbrio com uma temperatura de cerca de 1–2 milhões de graus. As principais características do espectro do objeto que encontramos sugerem que a proporção do número de íons diferentes no gás varrido não deve ter mudado muito em comparação com o gás não perturbado circundante. De um modo geral, isso é surpreendente, pois era de se esperar que a passagem de uma onda de choque, o aquecimento e o aumento da densidade do gás em várias vezes tivessem alterado essas relações.
Nossa explicação é que a densidade do gás, mesmo após a compressão, era muito baixa, e o tempo necessário para estabelecer o equilíbrio de ionização acabou sendo maior do que a idade da supernova. Como resultado, observamos um exemplo de plasma “superaquecido” que “lembra” a relação inicial entre o número de íons diferentes. Neste caso, a eficiência de excitação colisional das transições mais importantes muda notavelmente, e a emissão nas linhas de oxigênio aumenta em mais de 10 vezes em comparação com a situação de equilíbrio na mesma temperatura. É esta circunstância, em nossa opinião, que torna o remanescente de supernova encontrada uma fonte de radiação de raios-X brilhante nas linhas de íons de oxigênio, bem como um laboratório “vivo” único de processos em um plasma astrofísico sem equilíbrio”, diz um deles. dos autores da descoberta, Ph.D. Ildar Khabibullin .
“Estudar as propriedades do gás no halo de nossa galáxia é a tarefa mais importante para entender a formação e a evolução das galáxias”, diz o principal autor do artigo, o acadêmico Yevgeny Churazov . – O tamanho gigantesco do halo e a densidade insignificante da matéria tornam esta tarefa muito difícil. É notável que agora tenhamos a oportunidade de usar os restos das explosões de supernovas para medições diretas da temperatura e densidade do gás a distâncias de dezenas de milhares de anos-luz de nós, bem acima do plano da Via Láctea.
Acredita-se que as supernovas termonucleares ocorram em nossa galáxia com menos frequência do que as explosões de estrelas massivas, acompanhadas pelo colapso gravitacional e pela formação de estrelas de nêutrons ou buracos negros. Até hoje, são conhecidos de forma confiável cerca de cinco desses vestígios relativamente jovens (com idades entre cem e mil anos) de explosões termonucleares.
“Espera-se que um estudo detalhado do gás na parte central do remanescente revele íons de ferro com uma massa total de quase a massa do Sol, que foram sintetizados no decorrer de uma explosão termonuclear e a morte de um branco anão. Talvez seja possível entender como e para que horas ocorre a mistura desse plasma de “ferro” com o meio ambiente e o enriquecimento do gás no halo com ferro ”, diz a co-autora do artigo, o acadêmico Rashid Sunyaev , diretor científico do projeto Spectrum-Roentgen-Gamma. – Também é impressionante que o resto da explosão de uma supernova não seja visível em feixes de rádio. Isso significa que a onda de choque no plasma quente do halo galáctico acelera os raios cósmicos de maneira extremamente ineficaz. Afinal, a maioria dos vestígios de supernovas antigas no plano de nossa Galáxia foram descobertos por sua emissão de rádio ”.
Astrofísicos russos esperam nos próximos meses e anos relatar sobre outros vestígios de supernovas anteriormente desconhecidos detectados pelo telescópio eROSITA em uma pesquisa de raios-X em todo o céu. Mas eles ainda precisam ser encontrados entre milhões de fontes de raios-X de uma natureza diferente e nuvens rarefeitas de gás quente difuso de nossa galáxia nos mapas de raios-X do céu recebidos pelo observatório Spectrum-Roentgen-Gamma.
A descoberta da eROSITA de um remanescente grande e circular de supernova G116.6-26.1: Uma explosão de supernova tipo Ia como um indicador das propriedades do gás no halo de nossa galáxia foi publicada nos Avisos mensais da Royal Astronomical Society e publicado no arquivo de preprints eletrônicos arxiv.org. Os autores do trabalho são membros do grupo científico russo eROSITA sobre fontes difusas de raios-X, funcionários do IKI RAS E.M. Churazov, I.I. Khabibullin, R.A. Sunyaev, Instituto de Astronomia da Academia Russa de Ciências N.N. Chugai, A.F. Ioffe A.M. Bykov e o Instituto de Física Aplicada da Academia Russa de Ciências I.I. Zinchenko.
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