Explosão de estrela é reconstruída em 3D

Como os astrônomos sabem o tempo que se passou desde a explosão, a velocidade do material ejetado pôde ser transformado em distância, resultando em uma imagem desse material visto de frente e de lado.[Imagem: ESO/L. Calçada]

Explosão estelar em 3D

Astrônomos obtiveram pela primeira vez uma imagem tridimensional da distribuição do material mais interno expelido por uma estrela que acabou de explodir.


De acordo com os novos resultados, a explosão original foi intensa e teve uma direção preferencial, o que constitui uma forte indicação de que a supernova tenha sido muito turbulenta, corroborando assim os mais recentes modelos computacionais.

A observação foi feita pelo Very Large Telescope do Observatório Europeu do Sul (ESO).

Ao contrário do Sol, que morrerá de modo bastante pacífico, as estrelas de grande massa, ao chegarem ao final das suas vidas, explodem sob a forma de supernovas, expelindo enormes quantidades de matéria para o espaço interestelar.

Supernova 1987A

Nesta classe de objetos, a Supernova 1987A (SN 1987A), situada na galáxia Grande Nuvem de Magalhães, ocupa um lugar especial. Detectada em 1987, esta foi a primeira supernova a ser observada a olho nu em 383 anos.

Devido à sua proximidade, os astrônomos puderam estudar a explosão da estrela de grande massa e seguir a sua evolução com muito mais detalhe do que até então tinha sido possível.

Não foi à toa que tão poucos eventos na astronomia moderna tenham tido uma resposta tão entusiasmada por parte dos cientistas.

A SN 1987A proporcionou várias descobertas inéditas e observações notáveis, como a detecção de neutrinos vindos da zona mais interior do núcleo estelar em colapso e que dão origem à explosão, a localização da estrela antes da explosão em arquivos de placas fotográficas, indícios de uma explosão assimétrica, a observação direta de elementos radioativos produzidos durante a explosão, a observação da formação de poeira na supernova e a detecção de material circunstelar e interestelar.

Reconstrução em 3D

Novas observações, obtidas com o instrumento SINFONI, montado no Very Large Telescope do ESO forneceram ainda mais informação sobre este evento extraordinário, já que os astrônomos obtiveram pela primeira vez uma reconstrução 3D das partes centrais do material em explosão.

A imagem 3D mostra que a explosão foi mais forte e mais rápida em algumas direções do que em outras, o que leva a uma forma irregular onde algumas partes se encontram mais alongadas do que outras.

O primeiro material a ser ejetado pela explosão viajou à incrível velocidade de 100 milhões de quilômetros por hora, o que corresponde a cerca de um décimo da velocidade da luz ou a cerca de 100.000 vezes mais rápido do que um avião de passageiros.

Mesmo a esta velocidade extremamente elevada, este primeiro material demorou 10 anos para atingir o anel de gás e poeira que é lançado pela estrela na fase final da sua vida, antes da explosão da supernova.

As imagens mostram ainda que outra onda de matéria está viajando dez vezes mais lentamente e que está sendo aquecida por elementos radioativos criados durante a explosão.

"Calculamos a distribuição das velocidades do material ejetado pela Supernova 1987A," diz a autora principal Karina Kjaer. "Ainda não compreendemos bem como uma supernova explode, mas o modo como a estrela explodiu está impresso no material mais interno. Podemos ver que este material não foi ejetado simetricamente em todas as direções, mas parece ter uma direção privilegiada. Além disso, essa direção é diferente daquela que esperávamos, baseados na posição do anel."

Óptica adaptativa

Tal comportamento assimétrico foi predito por alguns dos mais recentes modelos computacionais de supernovas, os quais descobriram que instabilidades a larga escala ocorrem durante a explosão - veja a simulação da explosão da Supernova 1987A na reportagem Morte de uma estrela é simulada em 3D pela primeira vez.

As novas observações são, por isso, a primeira confirmação direta daqueles modelos.

O instrumento utilizado na observação, o SINFONI, é um espectrógrafo de campo integral que trabalha no infravermelho próximo (1,1 a 2,45 micrômetros) alimentado por um módulo de óptica adaptativa. SINFONI é um acrônimo do inglês Spectrograph for INtegral Field Observations in the Near Infrared.

Sistemas de óptica adaptativa contrabalançam os efeitos de desfocagem devidos à atmosfera terrestre, enquanto uma técnica chamada espectroscopia de campo integral permitiu aos astrônomos o estudo simultâneo de várias partes do núcleo caótico da supernova, levando assim à construção da imagem 3D.

"A espectroscopia de campo integral é uma técnica especial onde, para cada pixel, obtemos informação sobre a natureza e a velocidade do gás," diz Kjaer. "Isto quer dizer que, além da imagem normal, temos também a velocidade ao longo da linha de visão. Uma vez que sabemos o tempo que passou desde a explosão, e porque o material se desloca em direção ao exterior sem restrições, podemos converter esta velocidade em distância. O que nos dá uma imagem do material interior ejetado visto de frente e de lado."
Bibliografia:

The 3-D structure of SN 1987A's inner ejecta
K. Kjaer, B. Leibundgut, C. Fransson, A. Jerkstrand, J. Spyromilio
Astronomy and Astrophysics
04 August 2010
Vol.: 517
DOI: 10.1051/0004-6361/201014538