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A Busca Contínua por uma Estrela de Nêutrons na SN 1987A

Astrônomos estão investigando uma estrela de nêutrons que se acredita existir na SN 1987A.

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Índice

SN 1987A é uma supernova que explodiu em 1987 e é um dos eventos astronômicos mais estudados da história recente. Ela tá situada na Nuvem de Magalhães Grande, uma galáxia vizinha. A explosão foi importante porque deu uma oportunidade única de estudar o ciclo de vida das estrelas, especialmente a formação de Estrelas de Nêutrons, que são os restos das explosões de Supernovas.

O que é uma Estrela de Nêutrons?

Uma estrela de nêutrons é um objeto super denso feito principalmente de nêutrons. Ela se forma quando uma estrela massiva esgota seu combustível nuclear e colapsa sob sua própria gravidade. Esse colapso pode levar a uma explosão de supernova, jogando fora as camadas externas da estrela enquanto o núcleo fica extraordinariamente denso. Estrelas de nêutrons têm campos gravitacionais e magnéticos incrivelmente fortes e podem girar muito rápido.

O Mistério do Objeto Compacto Central (CCO)

No caso da SN 1987A, os cientistas estão tentando encontrar uma estrela de nêutrons no centro da explosão, às vezes chamada de objeto compacto central (CCO). Embora tenha havido indícios da sua existência com base em observações, a evidência direta ainda falta. A busca para confirmar a presença dessa estrela de nêutrons continua e envolve várias observações usando diferentes tipos de telescópios.

Desafios Observacionais

Estudar a estrela de nêutrons na SN 1987A tem suas dificuldades. O ambiente ao redor tá cheio de detritos da explosão, que podem obscurecer a luz da estrela de nêutrons. Além disso, a velocidade de "chute" da estrela-quão rápido ela foi jogada pra longe da explosão-influencia quanta luz conseguimos ver. Uma velocidade de chute maior pode resultar em mais poeira bloqueando a visão.

Observações do ALMA

Observações recentes usando o Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) trouxeram algumas novas ideias. O ALMA é feito pra observar o universo em comprimentos de onda milimétricos e submilimétricos. Os dados coletados sugerem que pode haver um aglomerado de poeira quente que poderia estar escondendo a estrela de nêutrons. Essa observação levanta questões sobre como a luz que vemos pode ser afetada por emissões térmicas da estrela de nêutrons.

Observações de Raios-X

Além do ALMA, observações de raios-X de telescópios como o Chandra também foram cruciais. Essas observações ajudam a estimar a temperatura e a luminosidade de qualquer estrela de nêutrons potencial. As características das emissões de raios-X são comparadas a Modelos de Resfriamento de estrelas de nêutrons. No entanto, até agora, a detecção direta da emissão de raios-X da estrela de nêutrons não foi alcançada.

A Importância dos Modelos de Resfriamento de Estrelas de Nêutrons

Entender como as estrelas de nêutrons esfriam ao longo do tempo é fundamental pra interpretar as observações. Depois que uma estrela de nêutrons se forma, ela começa a esfriar, principalmente por dois processos: emissão de neutrinos e emissão de fótons. A emissão de neutrinos acontece rápido, enquanto a de fótons ocorre ao longo de um tempo maior. As curvas de resfriamento-gráficos mostrando como a temperatura muda com o tempo-ajudam os cientistas a preverem quão brilhante a estrela de nêutrons deve aparecer em raios-X e outros comprimentos de onda.

Previsões para Observações Futuras

Os pesquisadores estão prevendo o comportamento da estrela de nêutrons em SN 1987A nas próximas décadas. Ao sintetizar espectros futuros, eles conseguem estimar como a luminosidade da estrela de nêutrons vai evoluir. Isso é importante porque, à medida que os detritos ao redor se expandem, a absorção da luz da estrela de nêutrons muda, podendo permitir melhores observações no futuro.

Dois Cenários para a Detecção da Estrela de Nêutrons

Estão sendo considerados dois cenários principais: um onde a estrela de nêutrons é detectada e outro onde não é. Se a estrela de nêutrons for detectada, vai fornecer informações valiosas sobre sua massa e taxa de resfriamento. Por outro lado, se ela permanecer indetectada, a falta de evidência pode sugerir características específicas sobre sua velocidade de chute e processos de resfriamento.

Conclusão

A busca para confirmar a existência de uma estrela de nêutrons na SN 1987A continua sendo um desafio empolgante pra astrônomos. A interação das observações do ALMA e das missões de raios-X oferece uma visão abrangente do objeto e seu ambiente. Se esse objeto compacto for ou não detectado, as investigações em andamento vão melhorar nossa compreensão das estrelas de nêutrons e os ciclos de vida das estrelas massivas. Com esforços persistentes, esperamos resolver o mistério da SN 1987A e aprender mais sobre o cosmos.

Fonte original

Título: Investigating Time Evolution of Thermal Emission from the Putative Neutron Star in SN 1987A for 50+ Years

Resumo: Observations collected with the Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) and analysis of broadband X-ray spectra have recently suggested the presence of a central compact object (CCO) in SN 1987A. However, no direct evidence of the CCO has been found yet. Here we analyze Chandra X-ray observations of SN 1987A collected in 2007 and 2018, and synthesize the 2027 Chandra and 2037 Lynx spectra of the faint inner region of SN 1987A. We estimate the temporal evolution of the upper limits of the intrinsic luminosity of the putative CCO in three epochs (2018, 2027 and 2037). We find that these upper limits are higher for higher neutron star (NS) kick velocities due to the increased absorption from the surrounding cold ejecta. We compare NS cooling models with both the intrinsic luminosity limits obtained from the X-ray spectra, and the ALMA constraints with the assumption that the observed blob of SN 1987A is primarily heated by thermal emission. We find that the synthetic Lynx spectra are crucial to constrain physical properties of the CCO, which will be confirmed by future observations in the 2040s. We draw our conclusions based on two scenarios, namely the non-detection and detection of NS by Lynx. If the NS is not detected, its kick velocity should be ~700 km/s. Furthermore, the non-detection of the NS would suggest rapid cooling processes around the age of 40 years, implying strong crust superfluidity. Conversely, in the case of NS detection, the mass of the NS envelope must be high.

Autores: Akira Dohi, Emanuele Greco, Shigehiro Nagataki, Masaomi Ono, Marco Miceli, Salvatore Orlando, Barbara Olmi

Última atualização: 2023-04-17 00:00:00

Idioma: English

Fonte URL: https://arxiv.org/abs/2304.08418

Fonte PDF: https://arxiv.org/pdf/2304.08418

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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