Pela primeira vez, os astrónomos testemunharam o nascimento de uma estrela de neutrões altamente magnetizada e de rotação rápida, ou “magnetar”.
As observações deste evento, desencadeado pela morte de uma estrela massiva, confirmam magnetar E super brilhante supernova explodir. Estas supernovas superluminosas são dez vezes mais brilhantes do que as explosões típicas de supernovas e duram muito mais tempo. Uma explosão típica de supernova ocorre quando uma estrela massiva fica sem combustível nuclear e sofre colapso gravitacional, ou “colapso do núcleo”. estrela de nêutrons ou buraco negro.
Quase desde que foram descobertos no início dos anos 2000, os cientistas especulam que o nascimento dos magnetares, que possuem os campos magnéticos mais poderosos do universo conhecido, está relacionado com supernovas superluminosas, mas faltam provas conclusivas desta ligação.
“O que é realmente emocionante é que esta é uma evidência clara de que o colapso do núcleo de supernovas superluminosas leva à formação de magnetares,” disse Alex Filippenko, membro da equipa, da Universidade da Califórnia, Berkeley. disse em um comunicado.
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A magia por trás das supernovas
A teoria que liga magnetares e supernovas superluminosas foi proposta pela primeira vez por Dan Carson e Lars Bistin da Universidade da Califórnia, Berkeley, e de forma independente por Stanford Woolsley da Universidade da Califórnia, Santa Cruz. Isto mostra que quando uma estrela tem um campo magnético forte que é 25 vezes mais forte que o campo magnético ao seu redor, massa do sol À medida que entra em colapso, seu campo magnético aumenta. O resultado é um magnetar com um campo magnético 100 a 1.000 vezes mais forte que uma estrela de nêutrons “padrão”.
O colapso do núcleo de uma estrela massiva para uma largura de cerca de 20 quilómetros tem outra consequência. Assim como os patinadores no gelo nas Olimpíadas de Inverno contraem os braços para aumentar a velocidade de rotação, a rápida diminuição do diâmetro de uma estrela de nêutrons acelera sua rotação.
Como resultado, algumas estrelas de nêutrons recém-nascidas podem girar 700 vezes por segundo ou mais. Esses objetos podem emitir feixes de radiação a partir de seus pólos, varrendo o universo como a luz de um farol cósmico. Nestes casos, estrelas de nêutrons e magnetares são chamados pulsar.
À medida que os magnetares giram rapidamente, os seus campos magnéticos rotativos aceleram as partículas e depois lançam-nas no material libertado pela estrela progenitora durante a sua morte como supernova. Isso resulta em um aumento no brilho desses fragmentos.
A equipa responsável pelo estudo confirmou esta ligação ao analisar dados de uma supernova descoberta em 2024, designada SN 2024afav. O estudo revelou a presença de estranhos “chilros” na curva de luz da supernova, sugerindo efeitos relativísticos gerais causados por magnetares.
“A base do modelo de Dan Carson e Stan Woosley é que tudo que você precisa é da energia de um magnetar bem no fundo, e uma porção significativa dela será absorvida, o que explicaria por que o objeto é superluminoso”, disse Filippenko. “O que não foi provado é que os magnetares se formam no meio das supernovas”.
É o que afirma o estudo, publicado quarta-feira (11 de março) na revista naturezademonstração final.
“Durante anos, a ideia de um magnetar foi quase como um truque de mágica para os teóricos – um poderoso motor escondido atrás de camadas de detritos de supernova. Esta foi uma explicação natural para o extraordinário brilho dessas explosões, mas não pudemos vê-lo diretamente”, disse Carson. “O som deste sinal de supernova é como um motor puxando uma cortina e revelando que ela realmente existe.”
Evidências fumegantes de supernovas
Descoberto pela primeira vez por uma rede de 27 telescópios Observatório Las Cumbres Em dezembro de 2024, os astrônomos acompanharam o brilho do SN 2024afav durante 200 dias. A equipe notou que a supernova, que fica a cerca de 1 bilhão de anos-luz de distância da Terra, não desapareceu como uma supernova típica.
Após atingir o pico de 50 dias, o brilho do SN 2024afav oscilou gradualmente para baixo, com uma série distinta de quatro “ondas” de brilho semelhantes a sons de frequência crescente. Portanto, esses recursos são rotulados como chilreios.
Saliências semelhantes foram encontradas nas curvas de luz de outras supernovas, e os cientistas as associaram a ondulações que emanam do corpo estelar central colidindo com material previamente ejetado. No entanto, nenhuma supernova anterior exibiu até quatro desses sons.
A equipe especula que o material da explosão do SN 2024afav realmente caiu de volta no magnetar central depois de ser ejetado, formando uma nuvem plana e rotativa chamada disco de acreção em torno do poderoso remanescente estelar.
Como é improvável que o material ejetado em uma supernova seja simétrico, também é improvável que o disco de acreção seja simétrico. Isso faz com que os eixos de rotação do magnetar e os eixos de rotação do disco de acreção fiquem desalinhados.
A teoria da gravidade de Einstein, conhecida como relatividade geralmostrando que quando objetos massivos giram, eles arrastam consigo a estrutura do espaço, um processo denominado “arrastar quadro“Ou o efeito Tilling de lente. Este efeito faz com que o disco de acreção oscile, e o disco de acreção oscilante ocasionalmente bloqueia a luz do magnetar e ocasionalmente a reflete. Isso cria um efeito estroboscópico, transformando todo o sistema em um” farol “cósmico”.
À medida que o disco encolhe e cai em direção ao magnetar, a velocidade desta oscilação aumenta, produzindo o chiado visto na curva de luz de SN 2024afav.
“Testámos várias ideias, incluindo efeitos puramente newtonianos e precessão impulsionada pelo campo magnético do magnetar, mas apenas a precessão de Lense-Thirring correspondeu perfeitamente ao tempo,” disse o principal autor do artigo, Joseph Farah, da Universidade da Califórnia, Berkeley. “Esta é a primeira vez que a relatividade geral é necessária para descrever a mecânica das supernovas.”
A equipe de pesquisa também determinou que o objeto central gira 238 vezes por segundo e tem um campo magnético de cerca de 300 mega Comparar Magnetosfera da Terraconfirmando que este é um magnetar. Esta é a evidência definitiva que os astrônomos têm procurado ligando magnetares a supernovas superluminosas.
“Ele (autor principal, Joseph Farah) conectou a colisão ao modelo magnetar e explicou tudo com a teoria mais testada em astrofísica: a relatividade geral. É muito elegante”, acrescentou Filippenko. “É sempre emocionante ver os efeitos claros da teoria geral da relatividade de Einstein, mas vê-la numa supernova pela primeira vez é especialmente emocionante.”
