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Uma imagem composta da galáxia próxima Messier 83 e curtos vídeos em timelapse de dois curiosos remanescentes de supernova escondidos no interior.
Raios-X: NASA/CXC/SAO; Óptico: NASA/ESA/AURA/STScI, Hubble Heritage Team, W. Blair (STScI/Johns Hopkins University) e R. O’Connell (University of Virginia); Processamento de imagem: NASA/CXC/SAO/A. Jubett, L. Frattare e P. Edmonds
O resultado de uma supernova, uma explosão estelar, geralmente é uma nuvem de gás quente que vai desaparecendo lentamente. Assim, quando os astrônomos apontaram o Observatório de Raios-X Chandra da NASA para a galáxia próxima Messier 83 (M83), eles não esperavam encontrar uma população de remanescentes de supernova, ou os detritos dessas explosões, mostrando mudanças dramáticas em seu brilho. Os novos resultados foram apresentados na reunião da American Astronomical Society, em Pasadena, Califórnia, e publicados no The Astrophysical Journal.
A galáxia M83, localizada a cerca de 15 milhões de anos-luz da Terra, está formando estrelas em uma taxa alta. Os pesquisadores analisaram 14 anos de dados do Chandra da galáxia, cobrindo o período de 2000 a 2014.
Usando esse amplo conjunto de dados, os pesquisadores captaram variações surpreendentes no brilho em raios-X de fontes previamente identificadas como remanescentes de supernova. Os pesquisadores esperavam que remanescentes de supernova mais antigos do que cerca de um século desvanecessem gradualmente em raios-X, mas não que mudassem de forma marcante no brilho.
A equipe descobriu que aproximadamente metade das 22 fontes em raios-X associadas a remanescentes de supernova na amostra apresentou mudanças no brilho em raios-X ao longo dos 14 anos de observações — um resultado totalmente inesperado.
“Sabíamos que fontes individuais em raios-X poderiam variar dramaticamente”, disse Andrea Prestwich, da Catholic University of America, que liderou o estudo. “Mas encontrar que tantos remanescentes de supernova estavam se comportando dessa forma foi uma surpresa real. Algo incomum está acontecendo nesses objetos. Identificar a causa continua sendo um desafio, já que a distância da M83 limita os detalhes que podemos observar.”
Um dos 22 remanescentes de supernova variáveis tem uma explicação direta: SN 1957D, os detritos de uma supernova observada pela primeira vez há quase 70 anos, está avançando contra material ao redor do local da explosão, produzindo as explosões em raios-X observadas. Mas isso não consegue explicar o restante da amostra. Não há evidências que sugiram que todos os 22 remanescentes tenham sido formados dentro do último século. Algo mais deve estar impulsionando a variabilidade.
A explicação mais provável é que a equipe tenha descoberto uma população de sobreviventes estelares — estrelas que sobreviveram à destruição do parceiro em uma explosão de supernova. Nesse cenário, cada fonte variável em raios-X começou como um par de estrelas massivas orbitando uma a outra. A estrela mais massiva colapsou e explodiu como uma supernova, deixando para trás um buraco negro ou uma estrela de nêutrons extremamente densa. Sua companheira sobreviveu.
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Galáxia M83 em luz de raios-X e óptica.
Raios-X: NASA/CXC/SAO; Óptico: NASA/ESA/AURA/STScI, Hubble Heritage Team, W. Blair (STScI/Johns Hopkins University) e R. O’Connell (University of Virginia); Processamento de imagem: NASA/CXC/SAO/A. Jubett, L. Frattare e P. Edmonds
“Pode ser que essa galáxia contenha uma coleção de remanescentes de supernova em que uma estrela massiva sobrevive à supernova e fica presa em uma órbita com um buraco negro ou uma estrela de nêutrons”, disse o coautor Michael McCollough, do Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian (CfA). “A estrela de nêutrons ou o buraco negro então pode começar a puxar material da superfície da estrela massiva.”
Esse material em queda é superaquecido pela intensa atração gravitacional, produzindo os raios-X que o Chandra detecta. Esses tipos de sistemas, conhecidos como binárias de raios-X de alta massa (HMXBs), estão entre as fontes de raios-X mais variáveis do universo. Os pesquisadores dizem que elas podem ser a causa das variações vistas nos remanescentes de supernova da M83.
Astrônomos já conhecem as HMXBs há décadas, mas a diferença desse grupo na M83 é sua ligação com remanescentes de supernova. Antes, apenas um punhado de remanescentes de supernova associados a HMXBs tinha sido identificado em observações de todas as galáxias. É sem precedentes encontrar mais de 20 fortes candidatas em apenas uma galáxia.
Os autores descobriram que os remanescentes de supernova variáveis estão em regiões com concentrações mais altas de estrelas massivas do que em outras partes da galáxia, aumentando as chances de uma ligação entre os remanescentes e as HMXBs.
Há outra explicação possível: em vez de puxar material de uma estrela companheira, o buraco negro ou a estrela de nêutrons pode estar recapturando parte do material arremessado para fora pela explosão original.
“Isso poderia ser um exemplo de reciclagem cósmica, em que detritos da explosão voltam a cair sobre o próprio objeto que a supernova criou”, disse o coautor Roy Kilgard, da Wesleyan University. “E é bem possível que as duas explicações estejam em jogo — fontes diferentes na nossa amostra podem ter origens diferentes.”
Esses resultados não são exclusivos da M83. Um estudo de acompanhamento da galáxia próxima formadora de estrelas M51, conduzido por Zoe Hoiland, do Vassar College, e Kilgard, revelou uma população semelhante de fontes em raios-X variáveis associadas a remanescentes de supernova, sugerindo que esses sistemas podem ser uma característica de galáxias que passam por uma formação estelar intensa.
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Esta é uma imagem composta da galáxia M51, combinando dados do Observatório de Raios-X Chandra da NASA (roxo) com dados ópticos (vermelho, verde e azul) obtidos por telescópios terrestres por uma equipe de astrofotógrafos. Um número surpreendentemente alto de fontes em raios-X associadas a remanescentes de supernova na M51 mostra grandes mudanças de brilho, semelhante ao comportamento observado na M83.
Dados em Raios-X do Chandra: NASA/CXC/SAO; Óptico Terrestre/astrobin: C.Björk, T.Bähnck, S.Donoso, J.Gentillon, A. e D.Grelin, S.Guberski, R. Hall, T.Heuberger, J.Jacks, P.Kent, Br.Meyers, W.Ostling, N.Puig, T.Schaeffer, F.Schöfbänker, M.Vasilev
Os dados do Chandra para a M83 começaram com observações individuais em 2000 e 2001, seguidas por 10 observações de 2010 a 2011 e mais uma observação em 2014.
O Marshall Space Flight Center da NASA, em Huntsville, Alabama, gerencia o programa Chandra. O Chandra X-ray Center do Smithsonian Astrophysical Observatory controla as operações científicas a partir de Cambridge, Massachusetts, e as operações de voo a partir de Burlington, Massachusetts.
Descrição visual
Este comunicado traz uma imagem composta da galáxia próxima Messier 83 e curtos vídeos em timelapse de dois curiosos remanescentes de supernova escondidos no interior.
Na imagem composta, Messier 83, ou M83, aparece com estrutura espiral, vista de frente. No centro há uma brilhante poça de luz branca e amarela. A partir dessa luz, braços espirais de nuvens em rosa-quente se desenrolam em arcos amplos e varridos. A galáxia é coberta por uma tênue névoa cinza e salpicada com pontos vermelhos, verdes, azuis, brancos e amarelos.
Em uma versão anotada da imagem composta, dois pontinhos minúsculos à nossa direita inferior do centro são destacados por círculos brancos. São dois dos remanescentes de supernova que estão sendo considerados pelos pesquisadores. Cada um é examinado com mais detalhes em um timelapse separado.
Ao longo de um período de 14 anos, de 2000 a 2014, os astrônomos apontaram o observatório de raios-X da NASA para a galáxia M83. Eles descobriram que cerca de metade das fontes em raios-X consideradas remanescentes de supernova, o resultado de explosões estelares, estavam
