As explosões de estrelas moribundas, conhecidas como supernovas, são alguns dos eventos mais poderosos em todo o nosso universo, libertando mais energia do que o Sol irá libertar em toda a sua vida de 10 biliões de anos. (O Sol não é um jogador pequeno, ou – ele produz a energia de quase um trilião de bombas de 1 megatonelada a cada 10 segundos)
A potência pura de uma explosão de supernovas é suficiente para rebentar destroços a velocidades de cerca de 20 milhões de milhas por hora, gerando ondas de choque – frentes de onda de pressão que se movem mais rapidamente do que a velocidade do som à medida que colidem com o gás e poeira circundantes. À medida que as ondas de choque irradiam para o espaço, aquecem dramaticamente este material até temperaturas de dezenas de milhões de graus, provocando o resquício da supernova a brilhar em raios X.
Tantas forças imensas e rápidas podem parecer completamente imparáveis, mas no caso de um remanescente de supernova na nossa Galáxia, G21.5-0.9, imagens do Observatório de Raios-X de Chandra da NASA revelam que uma presença misteriosa foi capaz de parar G21.As ondas de choque de 5-0.9 nos seus rastros.
Resquente de supernova G21.5-0.9
(Crédito: NASA/CXC/U.Manitoba/H.Matheson & S.Safi-Harb)
A maior parte do resquício da supernova nesta fotografia de G21.5-0.9 parece estar intacta e esférica, tal como seria de esperar de uma explosão perfeita e simétrica num vácuo perfeito. Esta carapaça vagamente brilhante marca a frente da onda de choque da supernova, à medida que se expande rapidamente para fora. No entanto, o topo da carapaça de G21.5-0.9 é aqui perturbado e achatado, quebrando o círculo de resto limpo numa confusão de filamentos. É quase como se um punho cósmico tivesse dado um murro no resto da supernova, impedindo o avanço da onda de choque no norte.
O que poderia ser tão imóvel contra estas poderosas ondas de choque? Quando vim para o Centro de Astrofísica em 2018 para investigar G21.5-0.9 sob a orientação do Dr. Pat Slane, já suspeitávamos que a resposta poderia estar relacionada com variações no gás solto e poeira fora do remanescente da supernova, também conhecido como o meio interestelar.
Para investigar este palpite, fizemos simulações de computador onde pudemos observar a explosão original de G21.5-0.9 e seguir as suas ondas de choque geradas ao longo do tempo. Quando colocamos o meio interestelar na simulação a uma densidade constante, dando-nos uma distribuição uniforme de gás e poeira (como normalmente esperamos ver no espaço), as ondas de choque pareciam de facto expandir-se num círculo perfeito em torno do centro da supernova.
Quando afinámos as densidades do meio interestelar, contudo, descobrimos que as simulações ajustaram a forma do resquício da supernova em conformidade. Se estabelecermos uma região de alta densidade acima da supernova, as ondas de choque radiantes atingiriam a região e seriam abrandadas pela espessa colecção de gás e poeira. Isto aplanaria o topo do outro círculo perfeito formado pelo resto da supernova, tal como vemos em G21.5-0.9.
Após muitas execuções de simulação ajustando as especificidades desta região de alta densidade, descobrimos que ajustando a sua densidade para ser 20 vezes(!) a densidade do meio interestelar circundante e estabelecendo a sua localização a 6 anos-luz a norte do centro da supernova resultou num remanescente da supernova com quase a forma exacta de G21.5-0.9.
Even se tivermos descoberto como G21.5-0.9 ganhou a sua forma, ainda não sabemos que combinação específica de gás e poeira (hidrogénio? grafite? outra coisa?) criou uma região de tão grande densidade no meio interestelar, ou porque é que este gás e poeira se aglomerariam tão densamente em primeiro lugar.
Felizmente para nós, vários outros telescópios além de Chandra apontaram para G21,5-0,9 nos últimos anos, incluindo Hitomi, NuSTAR, Swift, XMM-Newton, e INTEGRAL. Com tantas missões à procura de recolher ainda mais dados sobre este remanescente de supernova de forma peculiar, esperemos que as respostas a estas perguntas não estejam longe.
Os resultados deste artigo estão incluídos num próximo artigo sobre G21.5-0.9 do primeiro autor Soichiro Hattori da NYU Abu Dhabi. Este artigo será submetido em breve no The Astrophysical Journal.
-Emily Zhang