Descoberta de supernova exótica considera que o Dark Energy Survey começou com estrondo!

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A Via Láctea nasce sobre o Observatório Inter-americano Cerro Tololo, no norte do Chile. O Dark Energy Survey opera a partir do maior telescópio do observatório, o Victor M. Blanco Telescope de 4 metros (esquerda). Crédito: Andreas Papadopoulos.

Artigo traduzido de Royal Astronomical Society

As primeiras imagens captadas pelo Dark Energy Survey (DES), depois que a pesquisa começou em agosto de 2013, revelaram uma rara supernova “superluminosa” que entrou em erupção em uma galáxia a 7,8 bilhões de anos-luz de distância. A explosão estelar, chamada DES13S2cmm, supera facilmente a maioria das galáxias no Universo e ainda pode ser vista nos dados após seis meses, no final do primeiro ano dos cinco anos de observação pelo DES. O evento foi descoberto por Andreas Papadopoulos, um estudante de pós-graduação da Universidade de Portsmouth.

As supernovas são muito brilhantes, brilhando a partir de cem milhões a alguns bilhões de vezes a mais do que o Sol durante semanas a fio. Milhares dessas mortes estelares brilhantes foram descobertas ao longo das duas últimas décadas, e a palavra “supernova” em si foi inventada há 80 anos. Mas supernovas superluminosas são uma descoberta recente, só sendo reconhecidas como uma classe distinta de objetos nos últimos 5 anos. Estas explosões cósmicas são 10-50 vezes mais brilhante em seu pico do que as mais brilhantes supernovas do tipo comum e, ao contrário de outras supernovas, as suas origens explosivas permanecem um mistério.

“Menos de quarenta dessas supernovas já foram encontradas e eu nunca esperava encontrar uma nas primeiras imagens do DES!” disse Papadopoulos. “Como elas são raras, cada nova descoberta traz o potencial para uma maior compreensão – ou mais surpresas”.

Acontece que, mesmo dentro deste seleto grupo, a DES13S2cmm é incomum. A taxa em que ela está desaparecendo ao longo do tempo é muito mais lenta do que para a maioria das outras supernovas superluminosas que foram observadas até o momento. Esta alteração no brilho ao longo do tempo, ou “curva de luz”, fornece informação sobre os mecanismos que causam a explosão e a composição do material ejetado.

Dr. Mark Sullivan, da Universidade de Southampton liderou o programa para obter a espectroscopia de DES13S2cmm usando o Very Large Telescope no Cerro Paranal, no Chile. “Sua diminuição lenta incomum não foi aparente no início”, disse Sullivan, “mas à medida que mais dados vieram e a supernova não foi enfraquecendo, olhamos para a curva de luz e nos perguntamos: ‘o que é isso?'”.

Imagens antes (à esquerda) e depois (centro) da região onde a DES13S2cmm foi descoberta. À direita é uma subtração destas duas imagens, mostrando um novo objeto brilhante no centro - uma supernova. Crédito: Dark Energy Survey.
Imagens antes (à esquerda) e depois (centro) da região onde a DES13S2cmm foi descoberta. À direita é uma subtração destas duas imagens, mostrando um novo objeto brilhante no centro – uma supernova. Crédito: Dark Energy Survey.

Compreender as origens da DES13S2cmm está se mostrando difícil. O decaimento radioativo é conhecido por alimentar supernovas normais, mas não a partir de tais quantidades extremas de material.

“Nós tentamos explicar a supernova como resultado do decaimento do isótopo radioativo de níquel-56”, explicou o Dr. Chris D’Andrea, da Universidade de Portsmouth, co-autor da pesquisa, “mas para coincidir com o brilho máximo, a explosão seria necessária para produzir esse elemento na quantidade de mais de três vezes a massa do nosso Sol. E mesmo assim, o comportamento da curva de luz não coincide”.

A equipe está investigando agora explicações alternativas, incluindo a que DES13S2cmm é uma supernova normal que criou em seu núcleo um magnetar – uma estrela de nêutrons exótica girando centenas de vezes por segundo, produzindo um campo magnético um trilhão de vezes mais forte do que na Terra. A energia do magnetar é então injetada na supernova, fazendo a explosão excepcionalmente brilhante. “Nenhum dos dois modelos é convincente para os dados”, observou D’Andrea.

Com o DES iniciando sua segunda temporada em agosto, a caçada é para encontrar mais supernovas superluminosas.

“Com tão poucas conhecidas, é realmente difícil entender suas propriedades em detalhes”, disse o professor Bob Nichol, da Universidade de Portsmouth. “O DES deverá encontrar bastante desses objetos para que possamos compreender as supernovas superluminosas como uma população. Mas se algumas dessas descobertas forem tão difíceis de interpretar como DES13S2cmm, estamos preparados para o incomum!”

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