Estrela explodiu sem deixar núcleo visível

2005-06-17

O remanescente de supernova 1987A. Até agora os cientistas não encontraram indícios da estrela de neutrões que acreditam estar escondida no seu centro. Imagem do Telescópio Espacial Hubble, obtida em Dezembro de 2004. Crédito: P. Challis & R. Kirshner (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics).
Em 1987 uma estrela
estrela
Uma estrela é um objecto celeste gasoso que gera energia no seu núcleo através de reacções de fusão nuclear. Para que tal possa suceder, é necessário que o objecto possua uma massa superior a 8% da massa do Sol. Existem vários tipos de estrelas, de acordo com as suas temperaturas efectivas, cores, idades e composição química.
de massa
massa
A massa é uma medida da quantidade de matéria de um dado corpo.
elevada explodiu na Grande Nuvem de Magalhães
Grande Nuvem de Magalhães
A Grande Nuvem de Magalhães é uma galáxia irregular que orbita a Via Láctea, a uma distância aproximada de 180 mil anos-luz. Juntamente com a Pequena Nuvem de Magalhães, é um objecto celeste do céu austral bem visível à vista desarmada, na constelação do Dorado (Espadarte). Conhecida desde 964 D.C., quando foi mencionada pelo astrónomo Persa Al Sufi, foi redescoberta por Fernão de Magalhães em 1519. Esta galáxia contém inúmeros objectos interessantes, entre os quais a Nebulosa da Tarântula (NGC 2070).
. A explosão, do tipo 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).
, pôde ser observada a partir da Terra e foi a mais próxima observada nos últimos 300 anos. Os astrónomos imediatamente começaram a estudar a supernova e depois continuaram a examinar o seu remanescente. De acordo com os resultados das observações até agora realizadas, a supernova parece não ter deixado para trás um núcleo visível, embora a sua onda de choque
onda de choque
Uma onda de choque é uma variação brusca da pressão, temperatura e densidade de um fluído, que se desenvolve quando a velocidade de deslocação do fluído excede a velocidade de propagação do som.
tenha feito brilhar as nuvens de gás e poeira circundantes. Nem sequer os olhos penetrantes do Telescópio Espacial Hubble
Hubble Space Telescope (HST)
O Telescópio Espacial Hubble é um telescópio espacial que foi colocado em órbita da Terra em 1990 pela NASA, em colaboração com a ESA. A sua posição acima da atmosfera terrestre permite-lhe observar os objectos astronómicos com uma qualidade ímpar.
(NASA
National Aeronautics and Space Administration (NASA)
Entidade norte-americana, fundada em 1958, que gere e executa os programas espaciais dos Estados Unidos da América.
/ESA
European Space Agency (ESA)
A Agência Espacial Europeia foi fundada em 1975 e actualmente conta com 15 países membros, incluindo Portugal.
) conseguiram localizar o buraco negro
buraco negro
Um buraco negro é um objecto cuja gravidade é tão forte que a sua velocidade de escape é superior à velocidade da luz. Em Astronomia, distinguem-se dois tipos de buraco negro: os buracos negros estelares, que resultam da morte de uma estrela de massa elevada, e os buracos negros galácticos, que existem no centro das galáxias activas.
ou a estrela de neutrões
neutrão
Partícula que, juntamente com o protão, constitui os núcleos atómicos. Exceptuando o hidrogénio, todos os átomos têm neutrões, e é o número de neutrões que determina o isótopo de determinado elemento químico. Os neutrões têm carga eléctrica neutra. Os neutrões são formados por três quarks (dois "d" e um "u"), são bariões (e hadrões) e o seu spin é um número semi-inteiro. Os neutrões livres declinam por decaímento beta, com um tempo de semi-vida de 10,8 minutos, originando um protão, um electrão e um neutrino. No núcleo atómico, o neutrão é tão estável quanto o protão.
ultra compacta que os astrónomos acreditam ter sido criada pela morte da estrela, há 18 anos.

Quando uma estrela de massa elevadíssima explode, deixa para trás um objecto compacto. Este objecto pode ser uma estrela de neutrões
estrela de neutrões
Uma estrela de neutrões é o remanescente de uma estrela de massa elevada que explodiu como supernova. Trata-se de um objecto muito compacto constituído essencialmente por neutrões, com apenas cerca de 10 a 20 km de diâmetro, uma densidade média entre 1013 e 1015 g/cm3, uma temperatura central de 109 graus e um intenso campo magnético de 1012 gauss.
ou um buraco negro, dependendo da massa inicial da estrela. Estrelas de massa menor dão origem a estrelas de neutrões, enquanto as de massa maior formam buracos negros.

A estrela que deu origem a esta supernova, denominada SN 1987A, tinha uma massa 20 vezes superior à massa do Sol
massa solar
Massa solar é a quantidade de massa existente no Sol e, simultaneamente, a unidade na qual os astrónomos exprimem as massas das estrelas, nebulosas e galáxias. Uma massa solar é igual a 1,989x1030 kg.
, um valor situado na linha divisória que determina o resultado a esperar: buraco negro ou estrela de neutrões. Isto deixou, à partida, os astrónomos indecisos e nenhuma das observações realizadas desde então foi capaz de detectar uma fonte de radiação
radiação electromagnética
A radiação electromagnética, ou luz, pode ser considerada como composta por partículas (os fotões) ou ondas. As suas propriedades dependem do comprimento de onda: ondas ou fotões com comprimentos de onda mais longos traduzem radiação menos energética. A radiação electromagnética, ou luz, é usualmente descrita como um conjunto de bandas de radiação, como por exemplo o infravermelho, o rádio ou os raios-X.
no centro do remanescente da supernova, pelo que a questão permanece em aberto.

Descobrir um buraco negro ou uma estrela de neutrões é um desafio complicado. Um buraco negro apenas pode ser detectado quando está a engolir matéria, pois esta, à medida que cai no buraco, vai sendo aquecida e emitindo luz. Uma estrela de neutrões à distância da Grande Nuvem de Magalhães apenas pode ser detectada se emitir feixes de radiação, como um pulsar ou então como resultado da acreção
acreção
Designa-se por acreção a acumulação de matéria (gás e poeira) para um astro central, como por exemplo um buraco negro, uma estrela, uma galáxia, ou um planeta.
de matéria quente.

Se existir uma estrela de neutrões no centro de SN 1987A não deverá estar em nenhuma destas circunstâncias. As observações já realizadas descartam a existência de um pulsar, pois, mesmo que os feixes emitidos não estivessem orientados na direcção da Terra, deveriam iluminar as nuvens de gás circundantes. No entanto, a teoria prevê que pode levar de 100 a 100000 anos até que um pulsar se forme, depois de uma explosão de supernova, já que a estrela de neutrões precisa de adquirir um campo magnético
campo magnético
O campo magnético é a região em torno de um corpo na qual é detectada uma força magnética. Os campos magnéticos actuam apenas em partículas electricamente carregadas. Campos magnéticos fracos são por exemplo gerados por efeito de dínamo no interior dos planetas e luas, enquanto que campos magnéticos mil milhões de vezes mais fortes podem ser gerados em estrelas e galáxias. Os campos magnéticos são capazes de controlar o movimento de gás ionizado e até moldar a forma dos corpos por eles actuados.
suficientemente forte para sustentar o feixe do pulsar. Então, talvez a SN 1987A seja ainda demasiado jovem para conter um pulsar.

Assim, a única maneira de os astrónomos poderem detectar o objecto no centro do remanescente será encontrando indícios de matéria em acreção, para uma estrela de neutrões ou para um buraco negro. A acreção pode acontecer de duas formas: acreção esférica ou disco de acreção
disco de acreção
Disco composto por gás e poeira interestelares que pode circundar buracos negros, estrelas de neutrões, variáveis cataclísmicas, ou estrelas em formação.
. No primeiro caso, a matéria cai para o objecto compacto a partir de todas as direcções. No segundo, a matéria vai caído em espiral a partir de um disco.

O Hubble pôs de parte a acreção esférica, porque a luz emitida durante um processo deste tipo seria suficiente para poder ser detectada. A existir um disco de acreção, a luz que está a gerar é muito fraca, o que significa que o disco em si é muito pequeno, tanto em massa como em raio. A não existência de radiação detectável indica ainda que a taxa de acreção deve ser extremamente baixa – menor que cerca de 1/5 da massa da Lua
Lua
A Lua é o único satélite natural da Terra.
por ano.

Mesmo assim os estudos prosseguem e os astrónomos esperam aprender mais acerca do objecto central estudando as nuvens de poeira circundantes. A poeira absorve a luz visível
radiação visível
A radiação visível é a região do espectro electromagnético que os nossos olhos detectam, compreendida entre os comprimentos de onda de 350 e 700 nm (frequências entre 4,3 e 7,5x1014Hz). Os nossos olhos distinguem luz visível de frequências diferentes, desde a luz violeta (radiação com comprimentos de onda ~ 400 nm), até à luz vermelha (com comprimentos de onda ~ 700 nm), passando pelo azul, anil, verde, amarelo e laranja.
e a ultravioleta
ultravioleta
O ultravioleta á a banda do espectro electromagnético que cobre a gama de comprimentos de onda entre os 91,2 e os 350 nanómetros. Esta radiação é largamente bloqueada pela atmosfera terrestre.
e depois volta a radiar essa energia no infravermelho
infravermelho
Região do espectro electromagnético compreendida entre os comprimentos de onda de 0,7 e 350 mícrones. Esta banda permite observar astros, fenómenos, ou processos físicos com temperaturas entre 10 e 5200 graus Kelvin.
. O estudo dessa luz reprocessada talvez permita descobrir mais pistas, assim como observações adicionais a realizar pelo Hubble e pelo Telescópio Espacial Spitzer
Spitzer Space Telescope
O Telescópio Espacial Spitzer é um telescópio de infravermelhos colocado em órbita pela NASA a 25 de Agosto de 2003. Este telescópio, anteriormente designado por Space InfraRed Telescope Facility (SIRTF), foi re-baptizado em homenagem a Lyman Spitzer, Jr. (1914-1997), um dos grandes astrofísicos norte-americanos do século XX. Espera-se que este observatório espacial contribua grandemente em diversos campos da Astrofísica, como por exemplo na procura de anãs castanhas e planetas gigantes, na descoberta e estudo de discos protoplanetários à volta de estrelas próximas, no estudo de galáxias ultraluminosas no infravermelho e de núcleos de galáxias activas, e no estudo do Universo primitivo.
(NASA).

O artigo que descreve estes resultados pode ser consultado em: http://arxiv.org/abs/astro-ph?0505066 . A equipa é liderada por Genevieve Graves da UC Santa Cruz e conta com a colaboração de outros investigadores do Centro Harvard-Smithsonian para a Astrofísica.

Fonte da notícia: http://www.cfa.harvard.edu/press/pr0515.html