Em 1572, O astrônomo dinamarquês Tycho Brahe estava entre aqueles que notaram um novo objeto brilhante na constelação de Cassiopeia. Adicionando lenha ao fogo intelectual que Copérnico começou, Tycho mostrou que esta "nova estrela" estava muito além da Lua, e que era possível para o Universo além do Sol e planetas mudar.

Os astrônomos agora sabem que a nova estrela de Tycho não era nada nova. Em vez disso, sinalizou a morte de uma estrela em uma supernova, uma explosão tão brilhante que pode ofuscar a luz de uma galáxia inteira. Esta supernova em particular era um Tipo Ia, que ocorre quando uma estrela anã branca puxa material de, ou se funde com, uma estrela companheira próxima até que uma violenta explosão seja disparada. A estrela anã branca é obliterada, enviando seus detritos para o espaço.

Tal como acontece com muitos remanescentes de supernova, o remanescente da supernova Tycho, como é conhecido hoje (ou "Tycho, " como diminutivo), brilha intensamente na luz de raios-X porque as ondas de choque - semelhantes às explosões sônicas de aeronaves supersônicas - geradas pela explosão estelar aquecem os detritos estelares em até milhões de graus. Em suas duas décadas de atuação, O Observatório de Raios-X Chandra da NASA capturou imagens de raios-X incomparáveis ​​de muitos remanescentes de supernovas.

Chandra revela um padrão intrigante de aglomerados brilhantes e áreas mais fracas em Tycho. O que causou esse emaranhado de nós após a explosão? A própria explosão causou essa aglomeração, ou foi algo que aconteceu depois?

Esta última imagem de Tycho de Chandra está fornecendo pistas. Para enfatizar os aglomerados na imagem e a natureza tridimensional de Tycho, os cientistas selecionaram duas faixas estreitas de energias de raios-X para isolar o material (silício, vermelho) afastando-se da Terra, e se movendo em nossa direção (também silício, colorido em azul). As outras cores da imagem (amarelo, verde, azul verde, laranja e roxo) mostram uma ampla gama de diferentes energias e elementos, e uma mistura de direções de movimento. Nesta nova imagem composta, Os dados de raios-X do Chandra foram combinados com uma imagem óptica das estrelas no mesmo campo de visão do Digitized Sky Survey.

Ao comparar a imagem Chandra de Tycho com duas simulações de computador diferentes, os pesquisadores puderam testar suas ideias em relação aos dados reais. Uma das simulações começou com escombros da explosão. O outro começou com fragmentos lisos da explosão e então a aglomeração apareceu depois, conforme o remanescente da supernova evoluiu e pequenas irregularidades foram aumentadas.

Foi então utilizada uma análise estatística usando uma técnica que é sensível ao número e tamanho dos aglomerados e buracos nas imagens. Comparando os resultados para o Chandra e imagens simuladas, os cientistas descobriram que o remanescente da supernova Tycho se assemelha fortemente a um cenário no qual os aglomerados vieram da própria explosão. Embora os cientistas não tenham certeza de como, uma possibilidade é que a explosão da estrela teve vários pontos de ignição, como bananas de dinamite sendo disparadas simultaneamente em locais diferentes.

Compreender os detalhes de como essas estrelas explodem é importante porque pode melhorar a confiabilidade do uso de supernovas Tipo Ia "velas padrão" - isto é, objetos com brilho inerente conhecido, que os cientistas podem usar para determinar sua distância. Isso é muito importante para estudar a expansão do universo. Essas supernovas também borrifam elementos como ferro e silício, que são essenciais para a vida como a conhecemos, para a próxima geração de estrelas e planetas.

Um artigo descrevendo esses resultados apareceu em 10 de julho, Edição de 2019 da Astrophysical Journal e está disponível online. Os autores são Toshiki Sato (RIKEN em Saitama, Japão, e Goddard Space Flight Center da NASA em Greenbelt, Maryland), John (Jack) Hughes (Rutgers University em Piscataway, Nova Jersey), Brian Williams, (Goddard Space Flight Center da NASA), e Mikio Morii (Instituto de Matemática Estatística de Tóquio, Japão).

Outra equipe de astrônomos, liderado por Gilles Ferrand da RIKEN em Saitama, Japão, construiu seus próprios modelos tridimensionais de computador remanescente de uma supernova Tipo Ia conforme muda com o tempo. Seu trabalho mostra que as assimetrias iniciais na explosão de supernova simulada são necessárias para que o modelo do remanescente de supernova que se segue se assemelhe muito à imagem Chandra de Tycho, em uma idade semelhante. Essa conclusão é semelhante à feita por Sato e sua equipe.

Um artigo descrevendo os resultados de Ferrand e co-autores apareceu em 1º de junho, Edição de 2019 da Astrophysical Journal e está disponível online.