Imagem em cores falsas de uma das simulações de supernova mostrando manchas quentes e frias de gás (branco / verde) na bolha e a estrutura filamentar dos raios cósmicos (azul) ao redor da casca do remanescente da supernova. Crédito:F. Rodríguez Montero.
O estágio final das explosões cataclísmicas de estrelas massivas morrendo, chamados supernovas, poderia causar um impacto até seis vezes maior no gás interestelar circundante com a ajuda de raios cósmicos, de acordo com um novo estudo liderado por pesquisadores da Universidade de Oxford. O trabalho será apresentado por Ph.D. o aluno Francisco Rodríguez Montero hoje (19 de julho) no Encontro Nacional de Astronomia Virtual (NAM 2021).
Quando as supernovas explodem, eles emitem luz e bilhões de partículas para o espaço. Embora a luz possa nos alcançar livremente, as partículas ficam presas em loops espirais por ondas de choque magnéticas geradas durante as explosões. Cruzando para frente e para trás em frentes de choque, essas partículas são aceleradas quase até a velocidade da luz e, em escapar das supernovas, são considerados a fonte da misteriosa forma de radiação conhecida como raios cósmicos.
Devido à sua velocidade imensa, raios cósmicos experimentam fortes efeitos relativísticos, efetivamente perdendo menos energia do que a matéria normal e permitindo-lhes viajar grandes distâncias através de uma galáxia. Pelo caminho, eles afetam a energia e a estrutura do gás interestelar em seu caminho e podem desempenhar um papel crucial em interromper a formação de novas estrelas em densos bolsões de gás. Contudo, Até a presente data, a influência dos raios cósmicos na evolução da galáxia não foi bem compreendida.
No primeiro estudo numérico de alta resolução desse tipo, a equipe fez simulações da evolução das ondas de choque que emanam das explosões de supernovas ao longo de vários milhões de anos. Eles descobriram que os raios cósmicos podem desempenhar um papel crítico nos estágios finais da evolução de uma supernova e em sua capacidade de injetar energia no gás galáctico que a rodeia.
O vermelho, as cores verde e azul mostram baixa, raios-X de energia intermediária e alta observados com o Observatório de Raios-X Chandra da NASA, e o campo de estrelas é do Digitized Sky Survey. Crédito:NASA / CXC / NCSU / JPL-Caltech / M. Burkey et al.
Rodríguez Montero explica que "inicialmente, a adição de raios cósmicos não parece mudar a forma como a explosão evolui. No entanto, quando a supernova atinge o estágio em que não pode ganhar mais impulso com a conversão da energia térmica da supernova em energia cinética, descobrimos que os raios cósmicos podem dar um impulso extra ao gás, permitindo que o momento final transmitido seja até 4-6 vezes maior do que o previsto anteriormente. "
Os resultados sugerem que as saídas de gás conduzidas do meio interestelar para o gás tênue circundante, ou meio circungaláctico, será dramaticamente mais massivo do que o estimado anteriormente.
Ao contrário dos argumentos teóricos de última geração, as simulações também sugerem que o impulso extra fornecido pelos raios cósmicos é mais significativo quando estrelas massivas explodem em ambientes de baixa densidade. Isso poderia facilitar a criação de super-bolhas alimentadas por sucessivas gerações de supernovas, varrendo gás do meio interestelar e liberando-o dos discos galácticos.
Rodríguez Montero acrescenta que seus "resultados são uma primeira olhada nos novos e extraordinários insights que os raios cósmicos fornecerão para a nossa compreensão da natureza complexa da formação de galáxias."
