VLT mede a forma de uma supernova do tipo Ia

2003-09-09

Em cima: Imagens da galáxia NGC 1448 antes (à esquerda) e depois (à direita) da explosão de supernova. Para fácil referência, três estrelas visíveis no campo estão assinaladas a verde em ambas as imagens. Crédito: StScI & ESO. Em baixo: Espectro da supernova SN2001el (em cima), e fracção de polarização da luz (ao meio e em baixo) para duas direcções (ou planos) perpendiculares entre si, entre 450 e 850 nanometros. A zona sombreada indica a assinatura espectral de material de alta velocidade nas camadas em expansão. Crédito: ESO.
Novas observações extremamente detalhadas da supernova
supernova
Uma supernova é a explosão de uma estrela no final da sua vida. As explosões de supernova são de tal forma violentas e luminosas que o seu brilho pode ultrapassar o brilho de uma galáxia inteira. Existem dois tipos principais de supernova: as supernovas Tipo Ia, que resultam da explosão duma estrela anã branca que, no seio de um sistema binário, rouba matéria da estrela companheira até a sua massa atingir o limite de Chandrasekhar e então colapsa; e as supernovas Tipo II, que resultam da explosão de uma estrela isolada de massa elevada (com massa superior a cerca de 4 vezes a massa do Sol) que esgotou o seu combustível nuclear e expeliu as suas camadas externas, restando apenas um objecto compacto (uma estrela de neutrões ou um buraco negro).
SN2001el na galáxia
galáxia
Um vasto conjunto de estrelas, nebulosas, gás e poeira interestelar gravitacionalmente ligados. As galáxias classificam-se em três categorias principais: espirais, elípticas e irregulares.
espiral NGC 1448, a uma distânica de 60 milhões de anos-luz
ano-luz (al)
O ano-luz (al) é uma unidade de distância igual a 9,467305 x 1012 km, que corresponde à distância percorrida pela luz, no vácuo, durante um ano.
, mostraram, pela primeira vez, que um tipo particular de supernova, causado pela explosão de uma anã branca
anã branca
Uma anã branca, sendo o núcleo exposto de uma gigante vermelha, é uma estrela degenerada muito densa na qual se encontra esgotada qualquer fonte de energia termonuclear. As anãs brancas, que constituem uma fase final da evolução das estrelas de pequena massa, representam cerca de 10 % das estrelas da nossa galáxia, e são por isso muito comuns. O nosso Sol passará um dia pela fase de anã branca, altura em que terá um diâmetro de apenas 10 000 km.
, é assimétrica nas fases iniciais de expansão. Este resultado é extremamente interessante pois as supernovas deste tipo (designadas de Tipo Ia) são na verdade fundamentais para mapear o Universo.

Há vários anos que se assume que estes objectos constituem as chamadas velas padrão, por possuírem todas o mesmo brilho
brilho
O brilho de um astro refere-se à quantidade de luz que dele provém, ou seja, a quantidade de energia por ele emitida por unidade de área por unidade de tempo. Dado que o brilho observado, ou medido, depende da distância ao objecto, distingue-se o brilho aparente (quando medido a uma determinada distância), do brilho intrínseco (conceptualmente medido na supefície do próprio astro).
intrínseco e por isso servirem de calibradores de distâncias cosmológicas. Assim sendo, as pequenas diferenças nos brilhos observados reflectem apenas as diferentes distâncias a que se encontram estes objectos. Contudo, esta assimetria agora observada significa, de facto, que o brilho intrínseco exacto depende do ângulo de visão segundo o qual vemos o objecto. Dado que este ângulo é desconhecido, existe uma incerteza na calibração das distâncias cosmológicas que deve ser tida em conta.

Um cálculo simples mostra que, mesmo com o interferómetro VLTI, todas as supernovas que se encontram a distâncias cosmológicas aparecem nas imagens como pontos luminosos não resolvidos, pois a distância é simplesmente demasido grande. Assim, poderia parecer que os astrónomos estariam impossibilitados de avaliar o ângulo de visão com que se observa uma supernova. Mas tal não é verdade: é possível usando a técnica de polarimetria, isto é, a medição do grau de polarização da luz que nos chega da supernova.

Se as camadas em expansão da supernova possuem simetria esférica, então a luz que nos chega é não-polarizada, dado que todas as orientações possíveis estão presentes nas camadas do material que dispersa a luz. Contudo, se as camadas são assimétricas, então a luz apresentará algum grau de polarização, dado que o fenómeno de dispersão da luz
dispersão da radiação
A dispersão da radiação é o fenómeno de alteração da trajectória dos fotões dum feixe de radiação quando este atravessa um meio. A dispersão da radiação pode resultar de qualquer combinação das três formas de interacção da radiação com a matéria: reflexão, absorção seguida de reemissão, ou difracção.
favorece certas orientações do campo electromagnético que constitui a luz. No entanto, a haver polarização da luz, ela é sempre extremamente reduzida (da ordem de 1%), o que implica a utilização de equipamento de qualidade excepcional e muito estável, como é o caso do VLT
Very Large Telescope (VLT)
O Very Large Telescope é um observatório operado pelo Observatório Europeu do Sul (ESO) e localizado no Cerro Paranal, no deserto de Atacama, no Chile. O VLT é composto por 4 telescópios de 8,2 m de diâmetro que podem trabalhar simultaneamente, constituindo um interferómetro óptico, ou independentemente.
.

Observações da supernova 2001el (descoberta em Setembro de 2001), realizadas uma semana antes de ter atingido o seu brilho máximo, mostraram existir polarização a um nível de apenas 0,2-0,3%. Esta foi a primeira indicação alguma vez obtida da existência de assimetria numa supernova de Tipo Ia
supernova Tipo Ia
Uma supernova de tipo I que não apresenta no seu espectro riscas espectrais de hidrogénio e de hélio, mas possui fortes riscas espectrais de silício.
. Passadas 2 semanas sobre a fase de máximo brilho da supernova, ainda foi possível medir alguma polarização residual, mas ao fim de 6 semanas o grau de polarização era já inferior ao limite de detecção do VLT.

Assim, estas observaçõs vieram mostrar que, se observarmos a supernova depois de passada a fase de brilho máximo (o que em termos observacionais significa que podemos penetrar mais e aceder a camadas mais internas do material em expansão), a supernova exibe uma morfologia mais esférica.

Isto permite que as determinações de distâncias a supernovas do Tipo Ia sejam mais precisas, desde que se observem as supernovas num estado mais adiantado, isto é, depois da fase de brilho máximo.

Fonte da notícia: http://www.eso.org/outreach/press-rel/pr-2003/pr-23-03.html