Uma supernova de aproximadamente mil anos foi capturada em imagens 3D que revelam detalhes nunca antes vistos dos elementos que são ejetados quando uma estrela explode. A análise de dados do Multi-Unit Spectroscopic Explorer (MUSE) e do X-shooter no Very Large Telescope (VLT), do Observatório Europeu do Sul (ESO), oferece novos insights sobre como se dá a autodestruição das estrelas.

Nesse estudo, publicado no Astrophysical Journal nesta quarta-feira (8), de autoria da astrofísica do Instituto Real de Tecnologia de Estocolmo (KTH), Josefin Larsson, em colaboração com pesquisadores da Universidade de Estocolmo, da Universidade de Warwick e do ESO, foi observada a supernova conhecida como SNR 0540-69.3. 

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Distribuição 3D do material ejetado da supernova SNR 0540-69.3. Imagem: Josefin Larsson

Ela é uma das supernovas mais conhecidas entre os observadores do céu, graças à sua relativa proximidade com a Grande Nuvem de Magalhães, uma galáxia anã a cerca de 160 mil anos-luz da Terra.

Nessa nova abordagem, é possível ver a distribuição do material ejetado da SNR 0540-69.3 em detalhes sem precedentes, o que levou a duas novas descobertas: um grande anel de oxigênio em torno das regiões mais internas do remanescente da supernova e uma bolha misteriosa de hidrogênio diferente de tudo o que foi visto anteriormente em outros remanescentes dessa estrela morta.

Segundo Larsson, seu estudo fornece um mapa tridimensional da distribuição dos elementos ejetados, na forma de anéis e aglomerados que carregam informações significativas sobre a estrela progenitora e o mecanismo de explosão. 

Modelo 3D do material ejetado pela supernova ajuda a entender o colapso de uma estrela

Larsson e seus companheiros de equipe obtiveram um mapeamento 3D que permite que os pesquisadores testem modelos teóricos, adicionando ao crescente corpo de evidências de que tais estruturas são características onipresentes da ejeção de supernovas.

Uma animação da distribuição 3D do material ejetado da supernova SNR 0540-69.3. O oxigênio pode ser visto em cinza e o hidrogênio em turquesa e vermelho. O oxigênio na região mais interna foi removido, de modo que apenas o anel externo é mostrado. Um círculo vermelho foi incluído para referência. A bolha de hidrogênio recém-descoberta é vista no canto inferior esquerdo. Crédito: Josefin Larsson

“Esse material ejetado tem viajado por mil anos – é uma expansão gratuita desde a explosão”, diz Larsson. “Então, está realmente nos informando sobre as condições no momento da explosão”.

Para a pesquisadora, os resultados destacam a importância das assimetrias e da mistura em explosões de supernovas. “O que vemos na explosão é que todos os elementos se misturam. A estrutura original da estrela é interrompida e claramente não é simétrica”, diz Larsson.

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Por meio da fusão, as estrelas evoluem para formar elementos mais pesados ​​em seu núcleo, à medida que os núcleos se combinam em outros mais pesados. A evolução, segundo Larsson, se assemelha a uma cebola, com camadas de elementos gradualmente mais pesados ​​se formando para dentro. 

Quando uma estrela explode, o núcleo mais interno colapsa para formar uma estrela de nêutrons – mas as camadas externas de enxofre, argônio, oxigênio e hidrogênio, entre outros elementos, são misturadas e ejetadas no que Larsson descreve como uma “distribuição assimétrica de anéis e aglomerados”.

Anéis de material ejetado foram observados em um pequeno número de outros remanescentes de supernova próximos, mas esse caso particular adiciona novas informações valiosas ao revelar anéis em pequena escala nas regiões mais internas de uma forma não vista em casos anteriores.

Larsson se diz intrigada com a origem da bolha de hidrogênio. “É parte do material ejetado na explosão?” ela pergunta, “Ou, talvez, tenha sido soprado das camadas externas de uma estrela companheira binária”.

“As explosões de supernovas são fundamentais para a compreensão do conteúdo do universo”, diz ela. “Elas espalham elementos formados na estrela e na própria explosão. Sem estrelas e supernovas, teríamos essencialmente apenas hidrogênio e hélio no universo”.

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