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Astrofísicos descobrem estrela poluída por cálcio

Uma equipe internacional de astrofísicos liderada por um cientista do Instituto Astronômico de Sternberg, da Universidade Estatal de Moscou, relatou a descoberta de uma estrela binária de tipo solar dentro da supernova remanescente RCW 86.

A observação espectroscópica desta estrela revela que sua atmosfera é poluída por elementos pesados, que foram ejetados durante a explosão da supernova que produziu o RCW 86. Em particular, verificou-se que a abundância de cálcio na atmosfera estelar é seis vezes maior que na atmosfera solar, o que sugere a possibilidade de a supernova pertencer a um tipo raro de supernova rica em cálcio, cuja origem ainda não é clara. Os resultados da pesquisa foram publicados na revista Nature Astronomy no dia 24 de abril de 2017.

A expansão de uma estrela termina com uma explosão violenta chamada supernova. A parte central da estrela explodida se contrai, tornando-se uma estrela de nêutrons, enquanto as camadas externas se expandem com grande velocidade e formam uma grande concha gasosa chamada remanescente de supernova. Atualmente há centenas de remanescentes de supernovas conhecidas na Via Láctea, das quais dezenas foram associadas a estrelas de nêutrons. A detecção de novos exemplos de estrelas de nêutrons em remanescentes é muito importante para a compreensão da física envolvida nas explosões de supernova.

Em 2002, Vasilii Gvaramadze, cientista do Instituto Astronômico de Sternberg, propôs que a aparência piriforme do RCW 86 se deve a uma explosão de supernova perto da borda de uma bolha soprada pelo vento de uma enorme estrela em movimento – a estrela progenitora da supernova. Isso permitiu que ele detectasse uma estrela de nêutrons candidata, atualmente conhecida como [GV2003] N, associada ao RCW 86 através de dados coletados pelo Observatório de raios-X Chandra.

Se a [GV2003] N é, verdadeiramente, uma estrela de nêutrons, ela deveria ser uma fonte muito fraca de emissão óptica. Porém, na imagem óptica obtida em 2010, uma estrela brilhante foi detectada na posição da [GV2003] N. O que poderia significar que a [GV2003] N não é uma estrela de nêutrons. Vasilii Gvaramadze, o principal autor da publicação na Nature Astronomy, explica: “Para determinar a natureza da estrela óptica na posição da [GV2003] N, obtivemos as suas imagens usando o reprodutor óptico infravermelho/de sete canais GROND no telescópio de 2,2 metros do European Southern Observatory (ESO). A distribuição de energia espectral mostrou que esta estrela é do tipo solar (chamada estrela G). Mas como a luminosidade de raios X da estrela G deveria ser significativamente menor do que o que foi medido para a [GV2003] N, chegamos à conclusão de que estávamos observando um sistema binário composto de uma estrela de nêutrons, visível em raios-X como [GV2003] N, e uma estrela G, visível em comprimentos de ondas ópticas”.

A existência de tais sistemas é um resultado natural da evolução de estrelas binárias gigantescas. Recentemente, reconheceu-se que a maioria das estrelas gigantes se forma em sistemas binários e múltiplos. Quando uma das estrelas explode em um sistema binário, a segunda pode ser poluída por elementos pesados, ejetados pela supernova.

Para verificar a hipótese de que [GV2003] N pertencia a um sistema binário, os astrofísicos analisaram quatro espectros da estrela G em 2015 com o Grande Telescópio (VLT) do ESO. Verificou-se que a velocidade radial desta estrela mudou significativamente ao longo de um mês, o que é indicativo de um binário excêntrico com um período orbital de cerca de um mês. O resultado obtido provou que [GV2003] N é uma estrela de nêutrons e que o RCW 86 é o resultado de uma explosão de supernova perto da borda de uma bolha soprada pelo vento. Isso é muito importante para entender a estrutura de alguns remanescentes de supernova peculiares, bem como para a detecção das estrelas de nêutrons associadas a eles.

Até recentemente, a explicação mais popular sobre a origem de supernovas ricas em cálcio era a detonação de conchas de hélio em anãs brancas de baixa massa. Os resultados obtidos por Vasilii Gvaramadze e seus colegas, no entanto, indicam que, em certas circunstâncias, uma grande quantidade de cálcio também poderia ser sintetizada pela explosão de grandes estrelas em sistemas binários.

Vasilii Gvaramadze diz: “Continuaremos estudando a [GV2003] N. Vamos determinar os parâmetros orbitais do sistema binário, estimar as massas iniciais e finais do progenitor da supernova e a velocidade inicial obtida pela estrela de nêutrons no seu nascimento. Além disso, Também vamos medir abundâncias de elementos adicionais na atmosfera da estrela de G. As informações obtidas podem ser crucialmente importantes para o entendimento sobre a natureza de supernovas ricas em cálcio”.

Originalmente publicado em Phys.

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