p Supernovas - o fim violento das vidas breves, porém brilhantes de estrelas massivas - estão entre os eventos mais cataclísmicos do cosmos. Embora as supernovas marcem a morte das estrelas, eles também desencadeiam o nascimento de novos elementos e a formação de novas moléculas. p Em fevereiro de 1987, astrônomos testemunharam um desses eventos se desenrolar dentro da Grande Nuvem de Magalhães, uma minúscula galáxia anã localizada a aproximadamente 160, 000 anos-luz da Terra.

p Nos próximos 30 anos, observações do remanescente dessa explosão revelaram detalhes nunca antes vistos sobre a morte de estrelas e como os átomos criados nessas estrelas, como o carbono, oxigênio, e nitrogênio - espalham-se no espaço e se combinam para formar novas moléculas e poeira. Essas partículas microscópicas podem eventualmente encontrar seu caminho para as futuras gerações de estrelas e planetas.

p Recentemente, astrônomos usaram o Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA) para sondar o coração desta supernova, denominado SN 1987A. A capacidade do ALMA de ver detalhes incrivelmente finos permitiu aos pesquisadores produzir uma renderização 3-D intrincada de moléculas recém-formadas dentro do remanescente da supernova. Esses resultados são publicados no Cartas de jornal astrofísico .

p Os pesquisadores também descobriram uma variedade de moléculas anteriormente não detectadas no remanescente. Esses resultados aparecem no Avisos mensais da Royal Astronomical Society .

p "Quando esta supernova explodiu, agora, mais de 30 anos atrás, astrônomos sabiam muito menos sobre a forma como esses eventos remodelam o espaço interestelar e como o calor, detritos brilhantes de uma estrela explodida eventualmente esfriam e produzem novas moléculas, "disse Rémy Indebetouw, astrônomo da University of Virginia e do National Radio Astronomy Observatory (NRAO) em Charlottesville. “Graças ao ALMA, podemos finalmente ver a "poeira estelar" fria à medida que se forma, revelando importantes insights sobre a própria estrela original e a maneira como os supernovas criam os blocos básicos de construção dos planetas. "

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Astrônomos usando dados do ALMA criaram uma imagem 3-D de moléculas forjadas no remanescente de uma supernova, SN 1987A. As áreas roxas indicam a localização das moléculas de monóxido de silício (SiO). A área amarela é a localização das moléculas de monóxido de carbono (CO). O anel azul são dados reais do Hubble (hidrogênio, ou H-alfa) que foi expandido artificialmente em 3-D. Crédito:ALMA (ESO / NAOJ / NRAO), R. Indebetouw; NASA / ESA Hubble

p Supernovas - Star Death to Dust Nascimento

p Antes das investigações em andamento da SN 1987A, havia tanta coisa que os astrônomos poderiam dizer sobre o impacto das supernovas em suas vizinhanças interestelares.

p Era bem entendido que estrelas massivas, aqueles aproximadamente 10 vezes a massa do nosso sol ou mais, terminou suas vidas de forma espetacular.

p Quando essas estrelas ficam sem combustível, não há mais calor e energia suficientes para lutar contra a força da gravidade. O alcance externo da estrela, uma vez sustentado pelo poder da fusão, em seguida, desabou sobre o núcleo com uma força tremenda. A repercussão deste colapso desencadeia uma explosão poderosa que lança material para o espaço.

p Como o ponto final de estrelas massivas, os cientistas aprenderam que as supernovas têm efeitos de longo alcance em suas galáxias. "A razão pela qual algumas galáxias têm a aparência que têm hoje é em grande parte por causa das supernovas que ocorreram nelas, "Indebetouw disse." Embora menos de dez por cento das estrelas se tornem supernovas, no entanto, são a chave para a evolução das galáxias. "

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Esta visualização científica ilustra a evolução da Supernova 1987A desde o inchaço inicial da estrela hospedeira e explosão da supernova até a expansão da onda de choque e a formação de moléculas detectadas pelo ALMA no remanescente. Crédito:A. Angelich e B. Saxton, NRAO / AUI / NSF; R. Indebetouw et al., A. Angelich (NRAO / AUI / NSF); NASA / STScI / CfA / R. Kirshner; NASA / CXC / SAO / PSU / D. Burrows et al .; ESO; NASA / CXC / D.Berry / MIT / T.Delaney et al .; Laboratório de Imagem Conceitual do Centro de Voo Espacial da NASA / Goddard; ESO / C. Malin / B. Tafreshi / José Francisco Salgado. Música:Geodesium

p Em todo o universo observável, supernovas são bastante comuns, mas como eles aparecem - em média - cerca de uma vez a cada 50 anos em uma galáxia do tamanho da Via Láctea, os astrônomos têm pouquíssimas oportunidades de estudar um, desde sua primeira detonação até o ponto em que ele esfria o suficiente para formar novas moléculas. Embora SN 1987A não esteja em nossa galáxia, ainda está perto o suficiente para o ALMA e outros telescópios estudarem em detalhes.

p Capturando imagem 3-D de SN1987A com ALMA

p Por décadas, rádio, óptico, e até mesmo observatórios de raios-X estudaram SN 1987A, mas obscurecer a poeira no remanescente dificultou a análise do núcleo mais interno da supernova. A capacidade do ALMA de observar comprimentos de onda milimétricos - uma região do espectro eletromagnético entre o infravermelho e a luz de rádio - torna possível ver através da poeira intermediária. Os pesquisadores foram então capazes de estudar a abundância e localização de moléculas recém-formadas - especialmente monóxido de silício (SiO) e monóxido de carbono (CO), que brilham intensamente nos comprimentos de onda submilimétricos curtos que o ALMA pode perceber.

p A nova imagem e animação do ALMA mostram vastas novas lojas de SiO e CO discretas, aglomerados emaranhados dentro do núcleo do SN 1987A. Os cientistas já modelaram como e onde essas moléculas apareceriam. Com ALMA, os pesquisadores finalmente conseguiram capturar imagens com resolução alta o suficiente para confirmar a estrutura dentro do remanescente e testar esses modelos.

p Além de obter esta imagem 3-D do SN 1987A, os dados do ALMA também revelam detalhes convincentes sobre como suas condições físicas mudaram e continuam mudando ao longo do tempo. Essas observações também fornecem insights sobre as instabilidades físicas dentro de uma supernova.

p Novos insights da SN 1987A

p Observações anteriores com o ALMA verificaram que o SN 1987A produziu uma grande quantidade de poeira. As novas observações fornecem ainda mais detalhes sobre como a supernova fez a poeira, bem como o tipo de moléculas encontradas no remanescente.

p "Um de nossos objetivos era observar SN 1987A em uma busca cega por outras moléculas, "disse Indebetouw." Esperávamos encontrar monóxido de carbono e monóxido de silício, já que havíamos detectado anteriormente essas moléculas. "Os astrônomos, Contudo, ficaram entusiasmados ao encontrar as moléculas anteriormente não detectadas, cátion formil (HCO +) e monóxido de enxofre (SO).

p "Essas moléculas nunca foram detectadas em um remanescente jovem de supernova antes, "observou Indebetouw." O HCO + é especialmente interessante porque sua formação requer uma mistura particularmente vigorosa durante a explosão. "As estrelas forjam elementos em camadas discretas de cebola. essas bandas antes bem definidas passam por uma mistura violenta, ajudando a criar o ambiente necessário para a formação de moléculas e poeira.

p Os astrônomos estimam que cerca de 1 em 1000 átomos de silício da estrela explodida agora é encontrado em moléculas de SiO flutuantes. A grande maioria do silício já foi incorporada aos grãos de poeira. Mesmo a pequena quantidade de SiO presente é 100 vezes maior do que o previsto pelos modelos de formação de poeira. Essas novas observações ajudarão os astrônomos a refinar seus modelos.

p Essas observações também descobriram que dez por cento ou mais do carbono dentro do remanescente está atualmente em moléculas de CO. Apenas alguns em cada milhão de átomos de carbono estão em moléculas de HCO +.

p Novas perguntas e pesquisas futuras

p Mesmo que as novas observações do ALMA lançem uma luz importante sobre o SN 1987A, ainda existem várias questões que permanecem. Exatamente quão abundantes são as moléculas de HCO + e SO? Existem outras moléculas que ainda não foram detectadas? Como a estrutura 3-D do SN 1987A continuará a mudar ao longo do tempo?

p As observações futuras do ALMA em diferentes comprimentos de onda também podem ajudar a determinar que tipo de objeto compacto - um pulsar ou estrela de nêutrons - reside no centro do remanescente. A supernova provavelmente criou um desses objetos estelares densos, mas até agora nenhum foi detectado.