Uma imagem do Observatório de Raios-X Chandra do remanescente de supernova Cassiopeia A. Crédito: NASA / CXC
O remanescente de supernova Cassiopeia A (Cas A) sempre foi um enigma. Embora a explosão que criou essa supernova tenha sido obviamente um evento poderoso, o brilho visual da explosão que ocorreu há mais de 300 anos foi muito menor do que uma supernova normal - e, de fato, foi ignorada nos anos 1600 - e os astrônomos não sabem porque. Outro mistério é se a explosão que produziu Cas A deixou para trás uma estrela de nêutrons, um buraco negro ou nada. Mas em 1999, os astrônomos descobriram um objeto brilhante desconhecido no centro de Cas A. Agora, novas observações com o Observatório de Raios-X Chandra mostram que esse objeto é uma estrela de nêutrons. Mas os enigmas não param por aí: essa estrela de nêutrons tem uma atmosfera de carbono. É a primeira vez que esse tipo de atmosfera é detectado em torno de um objeto tão pequeno e denso.
O objeto no núcleo é muito pequeno - apenas cerca de 20 km de largura, o que foi fundamental para identificá-lo como uma estrela de nêutrons, disse Craig Heinke, da Universidade de Alberta. Heinke é co-autor de Wynn Ho, da Universidade de Southampton, Reino Unido, em um artigo publicado na edição de 5 de novembro da revista Nature.
"Os únicos dois tipos de estrelas que conhecemos são tão pequenos quanto estrelas de nêutrons e buracos negros", disse Heinke à Space Magazine. “Podemos descartar que este é um buraco negro, porque nenhuma luz pode escapar dos buracos negros; portanto, qualquer raio-X que vemos nos buracos negros é na verdade de material que cai no buraco negro. Esses raios X seriam altamente variáveis, já que você nunca vê o mesmo material duas vezes, mas não vemos flutuações no brilho desse objeto. "
Heinke disse que o Observatório de Raios-X Chandra é o único telescópio que tem visão nítida o suficiente para observar esse objeto dentro de um remanescente de supernova tão brilhante.
Mas o aspecto mais incomum dessa estrela de nêutrons é sua atmosfera de carbono. As estrelas de nêutrons são na sua maioria feitas de nêutrons, mas possuem uma fina camada de matéria normal na superfície, incluindo uma fina atmosfera de 10 cm e muito quente. As estrelas de nêutrons estudadas anteriormente têm atmosferas de hidrogênio, o que é esperado, pois a intensa gravidade da estrela de nêutrons estratifica a atmosfera, colocando o elemento mais leve, o hidrogênio, no topo.
Mas não é assim com este objeto no Cas A.
"Conseguimos produzir modelos para a radiação de raios X de uma estrela de nêutrons com várias atmosferas possíveis", disse Heinke em uma entrevista por e-mail. "Somente a atmosfera de carbono pode explicar todos os dados que vemos, por isso temos certeza de que essa estrela de nêutrons possui uma atmosfera de carbono, a primeira vez que vimos uma atmosfera diferente em uma estrela de nêutrons".
A impressão de um artista da estrela de nêutrons no Cas A mostrando a pequena extensão da atmosfera de carbono. A atmosfera da Terra é mostrada na mesma escala que a estrela de nêutrons. Crédito: NASA / CXC / M.Weiss
Então, como Heinke e sua equipe explicam a falta de hidrogênio e hélio nessa estrela de nêutrons? Pense em Cas A como um bebê.
"Acreditamos que entendemos isso devido à idade muito jovem desse objeto - nós o vemos na tenra idade de apenas 330 anos, em comparação com outras estrelas de nêutrons com milhares de anos", disse ele. “Durante a explosão da supernova que criou essa estrela de nêutrons (quando o núcleo da estrela desmorona em um objeto do tamanho de uma cidade, com uma densidade incrivelmente alta maior que os núcleos atômicos), a estrela de nêutrons foi aquecida a altas temperaturas, até um bilhão graus. Agora está esfriando para alguns milhões de graus, mas achamos que suas altas temperaturas foram suficientes para produzir fusão nuclear na superfície da estrela de nêutrons, fundindo o hidrogênio e o hélio ao carbono ".
Devido a essa descoberta, os pesquisadores agora têm acesso ao ciclo de vida completo de uma supernova e aprenderão mais sobre o papel que as estrelas explosivas desempenham na composição do universo. Por exemplo, a maioria dos minerais encontrados na Terra são produtos de supernovas.
"Essa descoberta nos ajuda a entender como as estrelas de nêutrons nascem em violentas explosões de supernovas", disse Heinke.
Fonte: Entrevista com Craig Heinke
