Uma supernova histórica documentada por astrónomos chineses e japoneses em 1181 esteve perdida durante séculos, até muito recentemente. No entanto, o remanescente recém-descoberto apresenta algumas características impressionantes que intrigam os astrónomos. Agora, ele revela seus segredos. Uma equipe liderada por Tim Cunningham do Center for Astrophysics, Harvard & Smithsonian, e Ilaria Caiazzo, professora assistente do Instituto de Ciência e Tecnologia da Áustria (ISTA), fornece o primeiro estudo detalhado da estrutura da supernova e da velocidade de expansão em 3D. O estudo está agora publicado em As cartas do jornal astrofísico.
Em 1181, uma nova estrela brilhou perto da constelação de Cassiopeia durante seis meses antes de desaparecer. Este evento, registado como “estrela convidada” por observadores chineses e japoneses há quase um milénio, tem intrigado os astrónomos durante séculos. É uma das poucas supernovas documentadas antes da invenção dos telescópios. Além disso, permaneceu “órfão” por mais tempo, o que significa que nenhum dos objetos celestes visíveis hoje poderia ser atribuído a ele. Agora conhecida como supernova SN 1181, o seu remanescente só foi rastreado em 2021 até à nebulosa Pa 30, encontrada em 2013 pela astrónoma amadora Dana Patchick enquanto examinava um arquivo de imagens do telescópio WISE como parte de um projeto de cientista cidadão.
Mas esta nebulosa não é um típico remanescente de supernova. Na verdade, os astrônomos ficaram intrigados ao encontrar uma “estrela zumbi” sobrevivente em seu centro, um remanescente dentro do remanescente. Acredita-se que a supernova 1181 tenha ocorrido quando uma explosão termonuclear foi desencadeada em uma estrela densa e morta chamada anã branca. Normalmente, a anã branca seria completamente destruída neste tipo de explosão, mas neste caso, parte da estrela sobreviveu, deixando para trás uma espécie de “estrela zumbi”. Este tipo de explosão parcial é chamada de supernova Tipo Iax. Ainda mais intrigante, estranhos filamentos emanaram desta estrela zumbi, lembrando as pétalas de uma flor de dente-de-leão. Agora, a professora assistente da ISTA, Ilaria Caiazzo, e o autor principal, Tim Cunningham, pesquisador do Hubble da NASA no Center for Astrophysics, Harvard & Smithsonian, obtêm uma visão de perto sem precedentes desses estranhos filamentos.
Um modelo 3D de uma explosão em expansão balística
A equipe em torno de Cunningham e Caiazzo pôde estudar detalhadamente esse estranho remanescente de supernova graças ao Keck Cosmic Web Imager (KCWI) da Caltech. KCWI é um espectrógrafo localizado acima de 4.000 metros no Observatório WM Keck, no Havaí, perto do cume do vulcão Mauna Kea, o pico mais alto do Havaí.
Como o próprio nome indica, o KCWI foi projetado para detectar algumas das fontes de luz mais fracas e escuras do universo, chamadas coletivamente de “teia cósmica”. Além disso, o KCWI é tão sensível e projetado de forma inteligente que pode capturar informações espectrais para cada pixel de uma imagem. Também pode medir o movimento da matéria numa explosão estelar, criando algo como um filme 3D de uma supernova. O KCWI faz isso examinando como a luz muda enquanto se aproxima ou se afasta de nós, um processo físico semelhante ao familiar deslocamento Doppler que conhecemos das sirenes estridentes que mudam de tom quando uma ambulância passa.
Assim, em vez de ver apenas a típica imagem estática de uma queima de fogos de artifício comum às observações de supernovas, os pesquisadores poderiam criar um mapa 3D detalhado da nebulosa e de seus estranhos filamentos. Além disso, puderam mostrar que o material nos filamentos viajava balisticamente a aproximadamente 1.000 quilómetros por segundo. “Isso significa que o material ejetado não foi desacelerado ou acelerado desde a explosão”, diz Cunningham. “Assim, a partir das velocidades medidas, olhar para trás no tempo permitiu-nos identificar a explosão quase exactamente no ano de 1181.”
Evidência de uma assimetria incomum
Além dos filamentos em forma de dente-de-leão e da sua expansão balística, a forma geral da supernova é muito incomum. A equipe conseguiu demonstrar que o material ejetado – o material dentro dos filamentos sendo ejetado para longe do local da explosão – é incomumente assimétrico. Isto sugere que a assimetria decorre da própria explosão inicial. Além disso, os filamentos parecem ter uma borda interna nítida, mostrando uma “lacuna” interna ao redor da estrela zumbi. “A nossa primeira caracterização detalhada em 3D da velocidade e da estrutura espacial de um remanescente de supernova diz-nos muito sobre um evento cósmico único que os nossos antepassados observaram há séculos atrás. Mas também levanta novas questões e estabelece novos desafios para os astrónomos enfrentarem a seguir,” conclui Caiazzo. Ela começou a trabalhar neste projeto como bolsista de pós-doutorado Burke-Sherman Fairchild em astrofísica teórica na Caltech, EUA, antes de ingressar no ISTA em maio deste ano.
Publicação:
T. Cunningham, I. Caiazzo, et al. 2024. Propriedades de expansão do jovem remanescente de supernova tipo Iax Pa 30 reveladas.As cartas do jornal astrofísico. DOI: 10.3847/2041-8213/ad713b
