A supernova de Kepler vista pelo Satélite Suzaku

Esta composição de imagens do Chandra X-ray Observatory mostra o remanescente de supernova de Kepler em baixa energia (vermelho), energia intermediária (verde) e raios-X de alta energia (azul). O fundo é um campo de estrelas óptico retirado do Digitized Sky Survey. A distância para o objeto é incerta, com estimativas que variam de 13.000 a 23.000 anos-luz, mas estudos recentes favorecem o alcance máximo. Esta imagem se estende por 12 minutos de arco ou cerca de 80 anos-luz à maior distância.

por PGAPereira. Uma estrela que explodiu em 1604 observada pelo astrônomo alemão Johannes Kepler criou uma maior fração de elementos pesados ​​do que o Sol, de acordo com observações de análise de raios-X do satélite Suzaku Japão-americana. Os resultados vão ajudar os astrônomos a entender melhor a diversidade de supernovas do tipo Ia, uma importante classe de explosão estelar usada em sondagem do universo distante. "A composição da estrela, seu ambiente, e o mecanismo da explosão pode variar consideravelmente entre as supernovas do tipo Ia", disse Sangwook Park, um professor assistente de física na Universidade do Texas em Arlington. "Através de uma melhor compreensão, podemos fazer um ajuste fino no nosso conhecimento do universo além de nossa galáxia e melhorar os modelos cosmológicos que dependem dessas medidas." A melhor maneira de explorar a maquiagem da estrela é a realização de um tipo de exame post-mortem no escudo de gás quente produzido pela rápida expansão da explosão. Ao identificar produtos químicos específicos na remanescente de supernova, os astrônomos podem obter uma imagem mais clara da composição da estrela antes de explodir. “A Supernova de Kepler é uma das explosões do Tipo Ia mais recentes conhecidas na nossa galáxia, por isso representa um elo essencial para melhorar nosso conhecimento desses eventos", disse Carles Badenes, professor assistente de física e astronomia da Universidade de Pittsburgh. Usando o satélite Suzaku de raios-X Imaging Spectrometer (XIS), os astrônomos observaram o remanescente de supernova de Kepler, em 2009 e 2011. Com uma exposição XIS efetiva total de mais de duas semanas, o espectro de raios X revelou várias características de emissão tênues de cromo altamente ionizado, manganês e níquel, além de uma linha de emissão luminosa de ferro. A detecção de todos os quatro elementos foi crucial para a compreensão da estrela original.

          O "instrumento do Suzaku XIS é particularmente adequado para este tipo de estudo graças a sua excelente resolução em energia, alta sensibilidade e baixo ruído de fundo", disse o membro da equipa Koji Mori, professor associado de física aplicada da Universidade de Miyazaki, no Japão. Os cosmólogos consideram as supernovas do tipo Ia como "velas padrão" porque elas liberam quantidades semelhantes de energia. Ao comparar este padrão para o brilho máximo observado de uma supernova do tipo Ia, os astrônomos podem fixar a sua distância. Sua semelhança decorre do fato de que a estrela que explodiu ser sempre um remanescente estelar compacto conhecido como anã branca. Apesar de uma estrela anã branca ser perfeitamente estável por conta própria, emparelhá-lo com outra anã branca ou uma estrela normal e, eventualmente, a situação pode se transformar volátil. A estrela normal pode transferir gás para a anã branca, onde ele se acumula gradualmente ou as órbitas das binárias anãs brancas podem encolher até que os dois objetos se fundam. De qualquer maneira, uma vez que uma anã branca começa derrubando as escalas em torno de 1,4 vezes a massa do Sol, uma supernova a segue. Em algum lugar dentro da anã branca, núcleos de carbono começam a fundirem-se, formando elementos mais pesados ​​e liberando uma grande quantidade de energia. Esta onda de fusão nuclear rapidamente se propaga ao longo da estrela, em última análise, quebrando-a em uma explosão brilhante que pode ser detectada bilhões de anos-luz distância. Os astrônomos podem acompanhar alguns detalhes da composição da anã branca através da determinação da abundância de determinados oligoelementos, como o manganês, que se formaram durante a explosão. Especificamente, a proporção de manganês para o cromo produzido pela explosão acaba por ser sensível à presença de uma versão de nêutrons rica em neônio, chamado neônio-22. Estabelecendo o conteúdo da estrela de neônio-22 dá aos cientistas um guia para a abundância de todos os outros elementos mais pesados ​​que o hélio, o que os astrônomos chamam de "metais".

          Os resultados fornecem forte evidência de que a anã branca original possuía cerca de três vezes a quantidade de metais encontrados no Sol. O gás semente progredindo em gerações interestelares com proporções crescentes de metais. O remanescente, que fica a cerca de 23.000 anos-luz de distância na direção da constelação Ophiuchus, está muito mais próximo da região central movimentada da nossa galáxia do que o Sol. Lá, a formação de estrelas foi, provavelmente, mais rápida e eficiente. Como resultado, a estrela que brilhava como Supernova de Kepler provavelmente formou-se a partir de material que já foi enriquecido com um teor mais elevado de metais. Embora os resultados do Suzaku não abordam diretamente o tipo de sistema binário que desencadeou a Supernova, eles indicam que a anã branca tinha, provavelmente, não mais do que um bilhão de anos de idade, quando ela explodiu, ou menos de um quarto da idade atual do Sol. "As Teorias indicam que a idade da estrela e teor de metais afetou o pico da luminosidade de supernovas do tipo Ia," explicou Park. "Estrelas mais jovens provavelmente produzem explosões mais brilhantes do que as mais velhas, é por isso que a compreensão da propagação de idades entre supernovas do tipo Ia é tão importante." Em 2011, os astrofísicos dos Estados Unidos e da Austrália ganharam o Prêmio Nobel de Física pela descoberta de que a expansão do universo está se acelerando, uma conclusão com base em medições de supernovas do tipo Ia. Uma força enigmática chamada energia escura parece ser responsável por essa aceleração, e compreender a sua natureza é agora um objetivo da ciência superior. Descobertas recentes da Agência Espacial Europeia, Satélite Planck revelam que a energia escura compõe 68 por cento do universo. Lançado em 10 de julho de 2005, Suzaku foi desenvolvido no Instituto Japonês do Espaço e Ciência Astronáutica (ISAS), que faz parte da Agência de Exploração Aeroespacial do Japão (JAXA), em colaboração com a NASA e outras instituições japonesas e dos EUA.