Um novo estudo de dois remanescentes de supernova — os detritos deixados para trás após a explosão de estrelas — sugere que as explosões vieram de “irmãos” estelares que um dia orbitavam um ao outro. A detonação da primeira estrela lançou sua companheira binária em disparada pelo espaço e, depois de viajar por milhares de anos, a estrela que sobreviveu também explodiu.
Esta cena em múltiplos comprimentos de onda mostra o remanescente de supernova da Nebulosa das Medusas (à direita), a nuvem interestelar com a qual ele interage e um filamento curvo característico no canto superior esquerdo. O filamento, mostrado aqui tanto em luz óptica quanto em ultravioleta (UV), é a parte visível de um remanescente de supernova sobreposto, o G189.6+3.3, que é mais proeminente em rádio e raios X. A luz visível aparece em amarelo, o ultravioleta do Neil Gehrels Swift Observatory da NASA aparece em violeta e a luz infravermelha da missão WISE (Wide-field Infrared Survey Explorer), aposentada, da NASA surge em ciano, vermelho e laranja. Ambos os remanescentes estão a cerca de 6.000 anos-luz de distância, na constelação de Gêmeos. A estrela brilhante no extremo direito é Propus, também conhecida como Eta Geminorum.
NASA Goddard Space Flight Center e M. Michailidis et al. 2026; óptico: DSS; infravermelho: NASA/WISE/JPL-Caltech/UCLA; ultravioleta: NASA/Swift
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“Usando 16 anos de dados do Fermi Gamma-ray Space Telescope da NASA, nossa análise revelou raios gama associados a um remanescente de supernova que estava oculto no brilho do seu vizinho, a Nebulosa das Medusas, um dos remanescentes de supernova emissores de raios gama mais brilhantes conhecidos”, disse Miltiadis Michailidis, bolsista de pós-doutorado no departamento de física da Stanford University, na Califórnia. “Há tantas conexões marcantes entre os dois remanescentes que concluímos que provavelmente estão relacionados, fornecendo o primeiro exemplo conhecido de um sistema binário em que ambas as estrelas passaram por explosões de supernova.”
Michailidis apresentou os resultados na quarta-feira, na 248ª reunião da American Astronomical Society, em Pasadena, Califórnia. Um artigo descrevendo os resultados será publicado em uma edição futura da Nature Communications.
O estudo se concentrou em um remanescente de supernova tênue chamado G189.6+3.3, que é visto principalmente em raios X. Ele é ofuscado pelo vizinho mais brilhante e mais conhecido, a Nebulosa das Medusas (IC 443). Os dois “destroços” estelares, ambos na constelação de Gêmeos, parecem se sobrepor parcialmente, como visto em raios X. Evidências recentes em raios X sugerem que um plasma quente provavelmente associado ao G189.6+3.3 pode se estender por toda a região, uma pista de que a sobreposição pode ser quase total.
Uma estrela massiva explode quando seu núcleo, que produz energia, fica sem combustível e colapsa sob o próprio peso, desencadeando uma explosão que separa a estrela. A onda de choque da explosão envolve uma nuvem quente de detritos que se expande rapidamente pelo espaço. Até agora, os astrônomos catalogaram cerca de 300 remanescentes de supernova em nossa galáxia.
A missão Fermi faz parte da frota de observatórios da NASA que monitora o cosmos em mudança para ajudar a humanidade a compreender melhor como o universo funciona. Mais de uma década atrás, observações do LAT (Large Area Telescope) do Fermi mostraram que as ondas de choque dos remanescentes de supernova aceleraram partículas a uma fração da velocidade da luz — um processo proposto pela primeira vez pelo físico Enrico Fermi, o homônimo da missão, em 1949.
Essas partículas de alta velocidade, chamadas de raios cósmicos, interagem com gás interestelar para produzir raios gama, a forma de luz de maior energia. Prótons constituem 99% das partículas dos raios cósmicos. Para provar que prótons acelerados são responsáveis pelo brilho, os astrônomos procuram uma característica específica de raios gama. Quando prótons de raios cósmicos colidem com gás interestelar, eles produzem uma partícula de vida curta chamada píon neutro, que quase imediatamente decai em um par de raios gama. Essa emissão ocorre em uma faixa específica de energias associada à massa do píon neutro e está dentro do intervalo detectado pelo instrumento LAT do Fermi.
Em 2013, observações do Fermi comprovaram que a Nebulosa das Medusas, que interage com parte de uma nuvem brilhante de gás de hidrogênio conhecida como Sharpless 249, produzia raios gama por esse mecanismo. Seu vizinho, o G189.6+3.3, foi descoberto em 1994 como parte de um levantamento em raios X realizado pela missão ROSAT (Roentgen Satellite), liderada pela Alemanha.
Um filamento brilhante de gás fica entre os remanescentes sobrepostos. Novas observações dessa característica revelam que a onda de choque do G189.6+3.3 atingiu ali um gás interestelar denso e desacelerou de forma dramática, uma evidência-chave de que ambos os remanescentes estão interagindo com o mesmo sistema de nuvem.
O remanescente de supernova IC 443 (à direita), bem conhecido, tem um vizinho mais antigo e mais fraco (mostrado aqui em azul-esverdeado e magenta) chamado G189.6+3.3. Um filamento de gás entre eles, brilhando em luz visível e ultravioleta (arco violeta no centro), traça a onda de choque do vizinho e mostra que ambos os remanescentes estão interagindo com a mesma nuvem molecular, mostrada em vermelho, laranja e marrom para dados de infravermelho e rádio e em amarelo para luz visível. Azul-esverdeado mostra raios X do remanescente mais fraco, enquanto magenta mostra raios gama com energias maiores que 10 bilhões de elétron-volts; para comparação, a luz visível tem energias entre cerca de 2 e 3 elétron-volts. Nesta visualização, a luz de alta energia do muito mais brilhante IC 443 foi removida para maior clareza. A emissão de raios gama perto do filamento se origina de prótons acelerados pela onda de choque da supernova enquanto ela se expande na nuvem.
NASA Goddard Space Flight Center e M. Michailidis et al. 2026; rádio, MWISP e ESA/Planck; infravermelho: NASA/WISE/JPL-Caltech/UCLA; óptico: DSS; ultravioleta: NASA/Swift; raios X: SRG/eROSITA; raio gama: NASA/DOE/Fermi LAT Collaboration
Astrônomos consideram que a Nebulosa das Medusas também seja uma candidata a PeVatron, um acelerador de partículas cósmicas capaz de impulsionar prótons a energias tão altas que quase poderiam escapar da nossa galáxia. Essas partículas podem produzir raios gama com energias da ordem de trilhões de vezes maiores do que a luz visível. Encontrar um segundo acelerador de partículas perto da Nebulosa das Medusas poderia oferecer aos cientistas novas pistas sobre como os remanescentes de supernova evoluem até se tornarem PeVatrons.
“A sobreposição dos remanescentes, um filamento de gás conectando-os e a disponibilidade de dados do Fermi e de outras instalações nos motivaram a nos aprofundar nessa região complexa, mas pouco estudada”, disse a coautora Marianne Lemoine-Goumard, astrofísica do French National Centre for Scientific Research (CNRS), sediado na University of Bordeaux. “Com o instrumento LAT do Fermi, encontramos emissão de raios gama associada a prótons acelerados na parte norte do remanescente mais fraco. Se ambos os remanescentes estão interagindo com a mesma estrutura, então eles devem compartilhar uma distância comum até nós.”
O time conclui que os remanescentes estão a cerca de 6.000 anos-luz de distância; que os centros de suas explosões estão separados por aproximadamente 40 anos-luz projetados no plano do céu; e que as estrelas originais podem ter tido 20 ou mais vezes a massa do Sol.
As estimativas das idades dos remanescentes variam bastante, mas a equipe conclui que a idade da Nebulosa das Medusas é de 8.000 a 9.000 anos, enquanto o G189.6+3.3 tem entre 20.000 e 110.000 anos. Isso significa que o intervalo entre as explosões pode ter se estendido por até 100.000 anos.
Além disso, a equipe realizou simulações computacionais de um milhão de sistemas binários massivos.