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O Telescópio Espacial James Webb da NASA encontrou a melhor evidência de emissão de uma estrela de nêutrons no local de uma supernova recentemente observada. A supernova, conhecida como SN 1987A, foi uma supernova com colapso do núcleo, o que significa que os restos compactados no seu núcleo formaram uma estrela de nêutrons ou um buraco negro. Há muito que se procuram evidências de um objeto tão compacto e, embora já tenham sido encontradas evidências indiretas da presença de uma estrela de neutrões, esta é a primeira vez que os efeitos da emissão de alta energia da provável estrela de neutrões jovem foram detetados.
As supernovas – os estertores explosivos da morte final de algumas estrelas massivas – explodem em poucas horas, e o brilho da explosão atinge o pico em poucos meses. Os restos da estrela em explosão continuarão a evoluir a um ritmo rápido ao longo das próximas décadas, oferecendo uma rara oportunidade para os astrónomos estudarem um processo astronómico chave em tempo real.
A supernova SN 1987A ocorreu a 160.000 anos-luz da Terra, na Grande Nuvem de Magalhães. Foi observado pela primeira vez na Terra em fevereiro de 1987, e seu brilho atingiu o pico em maio daquele ano. Foi a primeira supernova que pôde ser vista a olho nu desde que a Supernova de Kepler foi observada em 1604.
Cerca de duas horas antes da primeira observação na luz visível do SN 1987A, três observatórios em todo o mundo detectaram uma explosão de neutrinos que durou apenas alguns segundos. Os dois tipos diferentes de observações foram ligados ao mesmo evento de supernova e forneceram evidências importantes para informar a teoria de como ocorrem as supernovas com colapso do núcleo. Esta teoria incluía a expectativa de que este tipo de supernova formaria uma estrela de nêutrons ou um buraco negro. Desde então, os astrónomos têm procurado evidências de um ou outro destes objetos compactos no centro do material remanescente em expansão.
Evidências indiretas da presença de uma estrela de nêutrons no centro do remanescente foram encontradas nos últimos anos, e observações de remanescentes de supernovas muito mais antigos – como a Nebulosa do Caranguejo – confirmam que estrelas de nêutrons são encontradas em muitos remanescentes de supernovas. No entanto, nenhuma evidência direta de uma estrela de nêutrons após a SN 1987A (ou qualquer outra explosão recente de supernova) foi observada até agora.
Webb iniciou as observações científicas em julho de 2022, e as observações de Webb por trás deste trabalho foram feitas em 16 de julho, tornando o remanescente SN 1987A um dos primeiros objetos observados por Webb. A equipe usou o modo Espectrógrafo de Média Resolução (MRS) do MIRI (Mid-Infrared Instrument) de Webb , que membros da mesma equipe ajudaram a desenvolver. O MRS é um tipo de instrumento conhecido como Unidade de Campo Integral (IFU).
As IFUs são capazes de criar imagens de um objeto e obter um espectro dele ao mesmo tempo. Uma IFU forma um espectro em cada pixel, permitindo que os observadores vejam diferenças espectroscópicas no objeto. A análise do deslocamento Doppler de cada espectro também permite a avaliação da velocidade em cada posição.
A análise espectral dos resultados mostrou um sinal forte devido ao argônio ionizado do centro do material ejetado que circunda o local original do SN 1987A. Observações subsequentes usando o IFU NIRSpec (Near-Infrared Spectrograph) de Webb em comprimentos de onda mais curtos encontraram elementos químicos ainda mais fortemente ionizados, particularmente argônio cinco vezes ionizado (ou seja, átomos de argônio que perderam cinco de seus 18 elétrons). Esses íons requerem fótons altamente energéticos para se formarem, e esses fótons precisam vir de algum lugar.
“Para criar esses íons que observamos no material ejetado, ficou claro que deveria haver uma fonte de radiação de alta energia no centro do remanescente SN 1987A”, disse Fransson. “No artigo discutimos diferentes possibilidades, descobrindo que apenas alguns cenários são prováveis, e todos estes envolvem uma estrela de neutrões recém-nascida.”
FONTES:
https://www.science.org/doi/epdf/10.1126/science.adj5796
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