O titânio encontrado na Cassiopeia A pode aumentar significativamente nossa compreensão de como estrelas massivas morrem como supernovas espetaculares.
© Hubble/Chandra/NuSTAR (ondas de choque numa supernova)
Conforme as ondas de choque atravessam uma estrela durante uma supernova, diferentes elementos são criados. Nesta imagem, o titânio é colorido de azul, o ferro é colorido de laranja, o oxigênio é colorido de roxo e a proporção de silício para magnésio é colorida de verde. A luz óptica é mostrada em amarelo. O titânio mostrado aqui é um isótopo instável fotografado pelo satélite NuSTAR da NASA; o novo tipo de titânio estável descoberto pelo Chandra não é retratado.
A Cassiopeia A, assim chamada por sua localização na famosa constelação em forma de W, é um dos mais jovens remanescentes de supernova da Via Láctea. Com apenas cerca de 350 anos, esta esfera impressionante de poeira e gás é tudo o que resta de uma estrela massiva que terminou sua vida em uma explosão poderosa.
Embora os remanescentes de supernovas não sejam raros, ainda há muito que os astrônomos não sabem sobre exatamente como estrelas massivas explodem e morrem. Mas uma nova descoberta feita com o telescópio de raios X Chandra da NASA está trazendo novos aspectos sobre a situação.
Quando uma estrela massiva explode, o núcleo da estrela começa a entrar em colapso sob sua própria gravidade. Este colapso gera ondas de choque, que ricocheteiam dentro do núcleo e começam a se mover para fora da estrela, separando-a em uma supernova espetacular. Ao longo do caminho, estas ondas de choque transformam parte do material da estrela em outros elementos.
As supernovas são a fonte de vários elementos pesados, como os que estão mais abaixo do que o ferro na tabela periódica, encontrados na Terra hoje. Isso inclui o titânio, que os astrônomos já avistaram (de cor azul na imagem acima) na Cassiopeia A antes.
Mas o Chandra descobriu recentemente um tipo diferente, ou isótopo, de titânio do que o detectado anteriormente. Diferentes isótopos de um determinado elemento têm o mesmo número de prótons, mas diferentes números de nêutrons, o que afeta se eles irão decair ou não em elementos mais leves ao longo do tempo.
Este isótopo recentemente descoberto é estável, o que significa que não decai. E titânio estável nunca antes foi visto em nenhuma supernova. Isto é importante porque pode resolver um mistério de longa data sobre como as supernovas ocorrem.
Em simulações de computador, as ondas de choque iniciais criadas quando o núcleo entra em colapso perdem força rapidamente, dissipando-se antes mesmo que a explosão da supernova possa ocorrer. Mas como as supernovas obviamente surgem, algo está faltando.
Adicionar os efeitos dos neutrinos, que são partículas leves criadas no colapso da estrela, resolve o problema, solicitando a criação de bolhas de material que se expandem rapidamente, emprestando à onda de choque a energia de que ela precisa para continuar.
Mas os astrônomos até agora não conseguiram encontrar evidências para apoiar a teoria de que os neutrinos podem impulsionar estas bolhas para alimentar ondas de choque, especificamente. Esta nova detecção muda isso: o isótopo de titânio estável que o Chandra avistou em Cassiopeia A, ao lado de outros elementos como cromo e ferro (cor de laranja), corresponde aos elementos que se espera se formarem dentro das bolhas criadas por uma explosão impulsionada por neutrinos.
Especificamente, a temperatura e a densidade do material em tais bolhas criam as condições necessárias para formar os tipos de elementos vistos no remanescente. Esta é uma evidência bastante significativa de que a teoria do neutrino está correta, pelo menos para explosões como Cassiopeia A.
Fonte: Astronomy
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