Os astrônomos usaram o Observatório de Raios-X Chandra da NASA para registrar o material explodindo do local de uma estrela que explodiu em velocidades superiores a 20 milhões de milhas por hora. Isso é cerca de 25, 000 vezes mais rápido que a velocidade do som na Terra.

O remanescente da supernova de Kepler é o entulho de uma estrela detonada que está localizada a cerca de 20, 000 anos-luz de distância da Terra, em nossa galáxia, a Via Láctea. Em 1604 os primeiros astrônomos, incluindo Johannes Kepler, que se tornou o homônimo do objeto, viu a explosão de supernova que destruiu a estrela.

Agora sabemos que o remanescente da supernova de Kepler é o resultado da chamada supernova Tipo Ia, onde uma pequena estrela densa, conhecida como anã branca, excede um limite de massa crítica após interagir com uma estrela companheira e sofre uma explosão termonuclear que despedaça a anã branca e lança seus restos para fora.

O último estudo rastreou a velocidade de 15 pequenos "nós" de destroços no remanescente da supernova de Kepler, todos brilhando em raios-X. O nó mais rápido foi medido para ter uma velocidade de 23 milhões de milhas por hora, a maior velocidade já detectada de restos de supernova em raios-X. A velocidade média dos nós é de cerca de 10 milhões de milhas por hora, e a onda de choque está se expandindo a cerca de 15 milhões de milhas por hora. Esses resultados confirmam independentemente a descoberta de 2017 de nós viajando a velocidades de mais de 20 milhões de milhas por hora no remanescente da supernova de Kepler.

Os pesquisadores do último estudo estimaram as velocidades dos nós analisando os espectros de raios-X do Chandra, que fornecem a intensidade dos raios-X em diferentes comprimentos de onda, obtido em 2016. Ao comparar os comprimentos de onda de recursos no espectro de raios-X com valores de laboratório e usando o efeito Doppler, eles mediram a velocidade de cada nó ao longo da linha de visão de Chandra até o resto. Eles também usaram imagens do Chandra obtidas em 2000, 2004, 2006 e 2014 para detectar mudanças na posição dos nós e medir sua velocidade perpendicular à nossa linha de visão. Essas duas medições combinadas fornecem uma estimativa da velocidade real de cada nó no espaço tridimensional. Um gráfico dá uma explicação visual de como os movimentos dos nós nas imagens e os espectros de raios-X foram combinados para estimar as velocidades totais.

O trabalho de 2017 aplicou a mesma técnica geral do novo estudo, mas usou espectros de raios-X de um instrumento diferente no Chandra. Isso significa que o novo estudo tinha determinações mais precisas das velocidades do nó ao longo da linha de visão e, Portanto, as velocidades totais em todas as direções.

p Nesta nova sequência das quatro imagens Chandra do remanescente da supernova de Kepler, vermelho, verde, e o azul revelam o baixo, médio, e raios-X de alta energia, respectivamente. O filme aumenta o zoom para mostrar vários dos nós que se movem mais rapidamente.

As altas velocidades no Kepler são semelhantes às que os cientistas viram em observações ópticas de explosões de supernovas em outras galáxias apenas alguns dias ou semanas após a explosão, bem antes de um remanescente de supernova se formar décadas depois. Esta comparação implica que alguns nós no Kepler dificilmente foram retardados por colisões com o material ao redor do remanescente nos aproximadamente 400 anos desde a explosão.

Com base nos espectros Chandra, oito dos 15 nós estão definitivamente se afastando da Terra, mas apenas dois estão confirmados para se moverem em direção a ela. (Os outros cinco não mostram uma direção clara de movimento ao longo de nossa linha de visão.) Essa assimetria no movimento dos nós implica que os detritos podem não ser simétricos ao longo de nossa linha de visão, mas mais nós precisam ser estudados para confirmar este resultado.

Os quatro nós com as velocidades totais mais altas estão todos localizados ao longo de uma faixa horizontal de emissão de raios-X brilhantes. Três deles são identificados em uma visualização em close-up. Esses quatro nós estão todos se movendo em uma direção semelhante e têm quantidades semelhantes de elementos, como silício, sugerindo que a matéria em todos esses nós se originou da mesma camada da anã branca explodida.

p Um dos outros nós de movimento mais rápido está localizado na "orelha" do lado direito do remanescente, apoiando a ideia intrigante de que a forma tridimensional dos destroços é mais parecida com uma bola de futebol do que com uma esfera uniforme. Este nó e dois outros são marcados com setas em uma visualização em close-up.

A explicação para o material de alta velocidade não é clara. Alguns cientistas sugeriram que o remanescente da supernova de Kepler é de um Tipo Ia excepcionalmente poderoso, o que pode explicar o material em movimento rápido. Também é possível que o ambiente imediato em torno do remanescente seja ele próprio irregular, o que poderia permitir que alguns dos destroços passassem por regiões de baixa densidade e evitariam ser muito desacelerados.

A equipe de 2017 também usou seus dados para refinar as estimativas anteriores da localização da explosão da supernova. Isso permitiu que eles procurassem por uma companheira para a anã branca que pode ter sido deixada para trás após a supernova, e saiba mais sobre o que desencadeou a explosão. Eles encontraram uma falta de estrelas brilhantes perto do centro do remanescente. Isso implicava que uma estrela como o Sol não doava material para a anã branca até que ela atingisse a massa crítica. Em vez disso, uma fusão entre duas anãs brancas é favorecida.

Os novos resultados foram relatados em um jornal liderado por Matthew Millard, da Universidade do Texas em Arlington, e publicado no dia 20 de abril, Edição de 2020 do Astrophysical Journal .

Um artigo de Toshiki Sato e Jack Hughes relatou a descoberta de nós que se movem rapidamente no remanescente da supernova de Kepler e foi publicado em 20 de agosto, Edição de 2017 da Astrophysical Journal .