Detritos em movimento rápido de uma explosão de supernova causada por uma colisão estelar colidem com o gás ejetado anteriormente e os impactos causam uma emissão de rádio brilhante vista pelo VLA. Crédito: Bill Saxton, NRAO / AUI / NSF
Astrônomos encontraram evidências empolgantes de que um Buraco negro ou Estrêla de Neutróns Ele espiralou seu caminho até o núcleo da estrela companheira e fez com que essa companheira explodisse na forma de uma supernova. Os astrônomos foram guiados por dados do Very Large Sky Survey (VLASS), um projeto de vários anos usando o Karl G. Jansky Very Large Array (VLA) da National Science Foundation.
‘”Disse Dillon Dong, um estudante de graduação na Caltech e autor principal em um artigo falando sobre a descoberta no jornal Ciência.
A primeira pista veio quando os cientistas examinaram imagens do VLASS, que iniciou observações em 2017, e encontraram um objeto que emite ondas de rádio brilhantes, mas não apareceu em uma pesquisa VLA anterior do céu, chamado Imagens Fracas do Rádio do Céu a vinte centímetros (FIRST) . Eles fizeram observações subsequentes do objeto, designado VT 1210 + 4956, usando o VLA e o telescópio Keck no Havaí. Eles determinaram que a emissão de rádio brilhante vinha da periferia de uma galáxia anã formadora de estrelas a cerca de 480 milhões de anos-luz da Terra. Mais tarde, eles descobriram que um instrumento a bordo da Estação Espacial Internacional detectou uma explosão de raios-X vinda do corpo em 2014.
Os dados de todas essas observações permitiram aos astrônomos juntar as peças da história fascinante da centenária dança da morte entre duas estrelas massivas. Como a maioria das estrelas muito maiores que o nosso Sol, essas duas nasceram como um par binário, orbitando uma a outra. Um era mais massivo do que o outro e, durante sua vida normal, a energia de fusão nuclear evoluiu mais rapidamente e explodiu como uma supernova, deixando para trás um buraco negro ou uma estrela de nêutrons superdensa.
Sequência de eventos – No sentido horário, do canto superior esquerdo: (1.) Uma estrela de nêutrons ou buraco negro orbitando uma estrela companheira “normal” (azul claro), aproximando-se cada vez mais ao longo de milhares de anos. (2) A estrela de nêutrons ou buraco negro entra na atmosfera de sua companheira, liberando o gás para fora em um vórtice em expansão. (3.) Quando o intruso atinge o núcleo do companheiro, o material forma brevemente um disco que impulsiona um jato de hipervelocidade para fora, fazendo-o cuspir para fora da estrela. A fusão nuclear que manteve o núcleo do companheiro contra sua própria gravidade não funcionou bem, resultando no colapso e na explosão subsequente da supernova. (4.) O material detonado pela explosão da supernova pega o material que foi derramado pela interação anterior, causando as poderosas ondas de choque que produzem as ondas de rádio observadas com o VLA. Crédito: Bill Saxton, NRAO / AUI / NSF
O buraco negro ou a órbita da estrela de nêutrons cresceu constantemente perto de sua companheira e, cerca de 300 anos atrás, entrou na atmosfera da companheira, dando início à dança da morte. Nesse ponto, a reação começou a espalhar gás do companheiro para o espaço. O gás ejetado, subindo para fora, formou um anel extenso e circular em forma de bolo, chamado de anel, ao redor do par.
Eventualmente, o buraco negro ou estrela de nêutrons fez o seu caminho para dentro do núcleo da estrela companheira, interrompendo a fusão nuclear, produzindo energia que impediu o colapso do núcleo devido à sua gravidade. Quando o núcleo entrou em colapso, ele formou brevemente um disco de material orbitando próximo ao intruso e impulsionou um jato de material para fora do disco em velocidades quase rápidas, abrindo caminho através da estrela.
“Foi esse avião que produziu os raios X vistos pelo instrumento Maxi a bordo da Estação Espacial Internacional e que confirma a data deste evento em 2014”, disse Dong.
O colapso do núcleo da estrela fez com que ela explodisse como uma supernova, após a explosão de seu irmão anterior.
“A estrela que veio eventualmente explodiria, mas essa fusão acelerou o processo”, disse Dong.
O material emitido pela explosão da supernova de 2014 se moveu muito mais rápido do que o material lançado anteriormente da estrela companheira, e no momento em que VLASS observou o objeto, a explosão da supernova estava colidindo com esse material, causando choques poderosos que produziram a emissão de rádio visível brilhante. por VLA.
“Todas as peças desse quebra-cabeça se encaixam para contar essa história incrível”, disse Greg Hallinan, do California Institute of Technology. “Os restos de uma estrela que explodiu há muito tempo caíram em sua companheira, o que também a fez explodir”, acrescentou.
A chave para a descoberta, disse Hallinan, é o VLASS, que visualiza todo o céu visível na latitude do VLA – cerca de 80% do céu – três vezes ao longo de sete anos. Um dos objetivos do trabalho do VLASS dessa forma é detectar objetos transitórios, como explosões de supernovas, que são emitidas intensamente em comprimentos de onda de rádio. Esta supernova, causada por uma fusão estelar, foi uma surpresa.
“De todas as coisas que pensamos que descobriríamos com o VLASS, esta não foi uma delas”, disse Hallinan.
Referência: “Uma fonte de rádio transiente consistente com uma explosão de núcleo de supernova de fusão” 2 de setembro de 2021, Ciência.
DOI: 10.1126 / science.abg6037
O Observatório Nacional de Radioastronomia é uma instalação da National Science Foundation e é operado sob um acordo cooperativo da Associated Universities, Inc.