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Novas Perspectivas sobre a Supernova 2017ens: Uma Visão pelo Rádio

A pesquisa sobre a supernova 2017ens revela detalhes importantes através de observações únicas de ondas de rádio.

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Supernovas superluminosas (SLSNe) são explosões poderosas de estrelas, muito mais brilhantes do que as supernovas comuns. Um caso bem interessante é a supernova chamada 2017ens. Esse evento foi observado por mais de três anos, gerando insights únicos sobre sua natureza e as condições ao seu redor.

O Que Aconteceu com 2017ens?

No começo, 2017ens não foi detectada em ondas de rádio durante os primeiros 300 dias depois da explosão. Porém, ondas de rádio foram captadas depois, marcando isso como a primeira detecção de sinais de rádio de uma SLSN até agora. Ao analisar esses sinais, os pesquisadores conseguiram aprender mais sobre a explosão em si e a estrela que a causou.

Os pesquisadores acham que as emissões de rádio vêm de ondas de choque produzidas pela supernova colidindo com o material que a estrela perdeu antes de explodir. Esse material forma uma camada ao redor da estrela, chamada meio circumstelar (CSM).

Meio Circumstelar: O Que É Isso?

O meio circumstelar é o gás e a poeira que cercam uma estrela. No caso de 2017ens, acredita-se que esse material tenha sido expelido pela estrela nos anos que antecederam a explosão. Estudando as emissões de rádio, os cientistas conseguem estimar quanto material estava presente e a que velocidade ele estava se movendo.

Usando sinais de rádio, os pesquisadores inferiram a Taxa de perda de massa da estrela antes de sua explosão. Eles deduziram que o material ao redor da supernova tinha uma certa densidade e composição. As observações indicaram que a massa era significativa, reforçando a ideia de que a estrela havia perdido uma quantidade considerável de suas camadas externas antes da explosão.

Principais Descobertas da Detecção de Rádio

As observações de rádio feitas depois que 2017ens explodiu permitem aos cientistas ter uma ideia mais clara do evento. O surgimento repentino de sinais de rádio sugeriu que a onda de choque da explosão estava interagindo com o material ao redor. Essa interação pode criar emissões de rádio fortes, que são cruciais para entender a liberação de energia em uma supernova.

A análise dos dados indicou que a onda de choque estava se movendo em direção a uma área densa de material. Essa descoberta apoia a hipótese de que 2017ens passou de um estado pobre em hidrogênio para um estado rico em hidrogênio com o passar do tempo. A presença de hidrogênio no material ao redor pode alterar como a supernova evolui e afeta o tipo de luz que observamos.

Como Isso Se Compara com Outras Supernovas?

SLSNe são raras e sua natureza tem sido alvo de muita discussão entre os cientistas. Antes da detecção de rádio de 2017ens, apenas outra explosão desse tipo tinha sido detectada em ondas de rádio. Esses dados limitados tornam difícil tirar conclusões mais amplas sobre essas explosões poderosas.

Com 2017ens, os pesquisadores estão ganhando novos insights. A detecção precoce em rádio ajuda a confirmar teorias sobre como essas supernovas evoluem e interagem com seu ambiente. Também mostra que pode haver mais semelhanças entre SLSNe e supernovas comuns de colapso de núcleo do que se pensava antes.

A Importância das Observações de Rádio

A astronomia de rádio oferece uma perspectiva diferente sobre eventos cósmicos em comparação com telescópios ópticos. Enquanto os telescópios ópticos capturam a luz emitida por gases quentes, os telescópios de rádio detectam comprimentos de onda mais longos que podem revelar estruturas e processos que podem não ser visíveis de outra forma.

Para 2017ens, as observações de rádio foram particularmente cruciais. Os dados coletados das ondas de rádio ajudaram os pesquisadores a identificar a densidade e a estrutura do material ao redor. Esses insights não são importantes apenas para entender essa supernova específica, mas também contribuem para o campo maior da astrofísica sobre o ciclo de vida de estrelas massivas e seus finais explosivos.

O Que Podemos Aprender com 2017ens?

Ao examinar as emissões de rádio de 2017ens, os cientistas podem inferir vários detalhes chave:

  1. Taxa de Perda de Massa: O material perdido pela estrela antes de explodir foi considerável, o que indica que a estrela passou por mudanças significativas em seus últimos anos.
  2. Estrutura do CSM: A densidade e o comportamento do material ao redor podem afetar a evolução da supernova. No caso de 2017ens, o material denso ao redor provavelmente teve um papel importante em seu perfil de emissão único.
  3. Papel do Hidrogênio: Com o tempo, a crescente presença de hidrogênio no espectro sugere mudanças substanciais no ambiente da estrela após a explosão.

Direções Futuras de Pesquisa

As descobertas relacionadas a 2017ens abrem várias possibilidades para pesquisas futuras. A análise contínua de ondas de rádio de supernovas pode ajudar a refinar modelos de evolução estelar e mecanismos de explosão. Além disso, conforme a tecnologia avança, os astrônomos podem identificar mais SLSNe e coletar ainda mais dados, o que poderia levar a uma melhor compreensão geral desses fenômenos.

O monitoramento contínuo de supernovas em comprimentos de onda de rádio e ópticos pode fornecer insights valiosos. Essa abordagem dupla pode ajudar os cientistas a observar a gama completa de mudanças que ocorrem antes, durante e depois de uma explosão de supernova, oferecendo uma visão mais holística da vida e morte de estrelas massivas.

Conclusão

A supernova 2017ens não é apenas mais uma explosão estelar; ela serve como uma peça vital no quebra-cabeça de entender como estrelas massivas vivem e morrem. As emissões de rádio capturadas desse evento aprofundaram nossa compreensão das supernovas superluminosas e seus ambientes.

A investigação contínua de tais fenômenos abrirá caminho para novas descobertas, revelando as complexas interações que definem eventos cósmicos. Ao juntar pistas de explosões passadas, os cientistas esperam desvendar os mistérios do universo e melhorar nosso conhecimento sobre os ciclos de vida das estrelas.

Fonte original

Título: Luminous Radio Emission from the Superluminous Supernova 2017ens at 3.3 years after explosion

Resumo: We present the results from a multi-year radio campaign of the superluminous supernova (SLSN) 2017ens, which yielded the earliest radio detection of a SLSN to date at the age of $\sim$3.3 years after explosion. SN2017ens was not detected at radio frequencies in the first $\sim$300\,d of evolution but reached $L_{\nu}\approx 10^{28}\,\rm{erg\,s^{-1}\,cm^{-2}}$ at $\nu\sim 6$ GHz, $\sim1250$ days post-explosion. Interpreting the radio observations in the context of synchrotron radiation from the supernova shock interaction with the circumstellar medium (CSM), we infer an effective mass-loss rate of $\approx 10^{-4}\,\rm{M_{\odot}yr^{-1}}$ at $r\sim 10^{17}$ cm from the explosion's site, for a wind speed of $v_w=50-60\,\rm{km\,s^{-1}}$ measured from optical spectra. These findings are consistent with the spectroscopic metamorphosis of SN2017ens from hydrogen-poor to hydrogen-rich $\sim190$ d after explosion reported by Chen et al., 2018. SN2017ens is thus an addition to the sample of hydrogen-poor massive progenitors that explode shortly after having lost their hydrogen envelope. The inferred circumstellar densities, implying a CSM mass up to $\sim0.5\,\rm{M_{\odot}}$, and low velocity of the ejection point at binary interactions (in the form of common envelope evolution and subsequent envelope ejection) playing a role in shaping the evolution of the stellar progenitors of SLSNe in the $\lesssim 500$ yr preceding core collapse.

Autores: Raffaella Margutti, J. S. Bright, D. J. Matthews, D. L. Coppejans, K. D. Alexander, E. Berger, M. Bietenholz, R. Chornock, L. DeMarchi, M. R. Drout, T. Eftekhari, W. V. Jacobson-Galan, T. Laskar, D. Milisavljevic, K. Murase, M. Nicholl, C. M. B. Omand, M. Stroh, G. Terreran, A. Z. VanderLey

Última atualização: 2023-06-23 00:00:00

Idioma: English

Fonte URL: https://arxiv.org/abs/2306.13730

Fonte PDF: https://arxiv.org/pdf/2306.13730

Licença: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

Alterações: Este resumo foi elaborado com a assistência da AI e pode conter imprecisões. Para obter informações exactas, consulte os documentos originais ligados aqui.

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