História da observação de supernovas - History of supernova observation
A história conhecida da observação de supernovas remonta a 185 DC, quando a supernova SN 185 apareceu; que é a aparição mais antiga de uma supernova registrada pela humanidade. Várias supernovas adicionais dentro da galáxia da Via Láctea foram registradas desde aquela época, com SN 1604 sendo a supernova mais recente a ser observada nesta galáxia .
Desde o desenvolvimento do telescópio , o campo de descoberta de supernovas se expandiu para outras galáxias. Essas ocorrências fornecem informações importantes sobre as distâncias das galáxias. Modelos bem-sucedidos de comportamento de supernovas também foram desenvolvidos, e o papel das supernovas no processo de formação de estrelas é agora cada vez mais compreendido.
História antiga
A explosão da supernova que formou o remanescente da supernova Vela provavelmente ocorreu há 10.000–20.000 anos .
A supernova mais antiga possível registrada, conhecida como HB9 , poderia ter sido vista e registrada por observadores indianos desconhecidos em4500 ± 1000 AC .
No ano 185 EC , os astrônomos registraram o aparecimento de uma estrela brilhante no céu e observaram que demorou cerca de oito meses para desaparecer do céu. Foi observado que ela cintilava como uma estrela e não se movia pelos céus como um cometa . Essas observações são consistentes com o aparecimento de uma supernova, e acredita-se que este seja o registro mais antigo confirmado de um evento de supernova pela humanidade. SN 185 também pode ter sido registrado na literatura romana , embora nenhum registro tenha sobrevivido. Suspeita-se que a concha gasosa RCW 86 seja o remanescente desse evento, e estudos recentes de raios-X mostram uma boa compatibilidade com a idade esperada. Também foi registrado no Livro do Han Posterior. que contou a história da China de 25 a 220 DC.
Em 393 dC, os chineses registraram o aparecimento de outra "estrela convidada" , SN 393 , na constelação moderna de Escorpião . Eventos adicionais de supernovas não confirmados podem ter sido observados em 369 CE, 386 CE , 437 CE, 827 CE e 902 CE. No entanto, eles ainda não foram associados a um remanescente de supernova e, portanto, permanecem apenas candidatos. Ao longo de um período de cerca de 2.000 anos, os astrônomos chineses registraram um total de vinte eventos candidatos, incluindo explosões posteriores observadas por observadores islâmicos, europeus e possivelmente indianos e outros.
A supernova SN 1006 apareceu na constelação meridional de Lúpus durante o ano 1006 EC. Esta foi a estrela mais brilhante já registrada a aparecer no céu noturno, e sua presença foi notada na China, Egito , Iraque , Itália, Japão e Suíça . Também pode ter sido observado na França, Síria e América do Norte. O astrólogo egípcio Ali ibn Ridwan deu o brilho desta estrela como um quarto do brilho da lua. Astrônomos modernos descobriram o tênue vestígio dessa explosão e determinaram que ela estava a apenas 7.100 anos-luz da Terra.
Supernova SN 1054 foi outro evento amplamente observado, com astrônomos registrando o aparecimento da estrela em 1054 CE. Também pode ter sido registrado, junto com outras supernovas, pelos Puebloans Ancestrais no atual Novo México como um petróglifo em forma de estrela de quatro pontas . Esta explosão apareceu na constelação de Touro , onde produziu o remanescente da Nebulosa do Caranguejo . Em seu pico, a luminosidade de SN 1054 pode ter sido quatro vezes mais brilhante que Vênus e permaneceu visível à luz do dia por 23 dias e foi visível no céu noturno por 653 dias.
Há menos registros da supernova SN 1181 , que ocorreu na constelação de Cassiopeia pouco mais de um século após SN 1054. No entanto, ela foi observada por astrônomos chineses e japoneses. O pulsar 3C58 pode ser a relíquia estelar deste evento.
O astrônomo dinamarquês Tycho Brahe foi conhecido por suas observações cuidadosas do céu noturno de seu observatório na ilha de Hven . Em 1572 ele notou o aparecimento de uma nova estrela, também na constelação de Cassiopeia. Mais tarde chamada de SN 1572 , essa supernova foi associada a um remanescente durante a década de 1960.
Uma crença comum na Europa durante este período era a ideia aristotélica de que o cosmos além da Lua e dos planetas era imutável , então os observadores argumentaram que o fenômeno era algo na atmosfera da Terra. No entanto, Tycho notou que o objeto permaneceu estacionário noite após noite - nunca mudando sua paralaxe - então ele deve estar distante. Ele publicou suas observações no pequeno livro De nova et nullius aevi memoria prius visa stella ( latim para "A respeito da estrela nova e anteriormente invisível") em 1573. É do título deste livro que a palavra moderna nova para estrelas variáveis cataclísmicas é derivado.
A supernova mais recente a ser vista na galáxia da Via Láctea foi SN 1604 , observada em 9 de outubro de 1604. Várias pessoas, incluindo Johannes van Heeck , notaram o súbito aparecimento desta estrela, mas foi Johannes Kepler que se tornou conhecido por seu estudo sistemático do próprio objeto. Ele publicou suas observações na obra De Stella nova in pede Serpentarii .
Galileu , como Tycho antes dele, tentou em vão medir a paralaxe desta nova estrela, e então argumentou contra a visão aristotélica de um céu imutável. O remanescente desta supernova foi identificado em 1941 no Observatório Mount Wilson .
Observação telescópica
A verdadeira natureza da supernova permaneceu obscura por algum tempo. Os observadores lentamente reconheceram uma classe de estrelas que sofrem flutuações periódicas de luminosidade de longo prazo. Tanto John Russell Hind em 1848 quanto Norman Pogson em 1863 haviam mapeado estrelas que sofreram mudanças repentinas de brilho. No entanto, eles receberam pouca atenção da comunidade astronômica. Finalmente, em 1866, o astrônomo inglês William Huggins fez as primeiras observações espectroscópicas de uma nova, descobrindo linhas de hidrogênio no espectro incomum da nova T Coronae Borealis recorrente . Huggins propôs uma explosão cataclísmica como o mecanismo subjacente, e seus esforços atraíram o interesse de outros astrônomos.
Em 1885, uma explosão semelhante a uma nova foi observada na direção da Galáxia de Andrômeda por Ernst Hartwig na Estônia . S Andromedae aumentou para a magnitude 6, ofuscando todo o núcleo da galáxia, então desbotou de uma maneira muito parecida com uma nova. Em 1917, George W. Ritchey mediu a distância até a Galáxia de Andrômeda e descobriu que ela ficava muito mais longe do que se pensava anteriormente. Isso significa que o S Andromedae, que não ficava apenas ao longo da linha de visão da galáxia, mas na verdade residia no núcleo, liberava uma quantidade muito maior de energia do que o típico de uma nova.
Os primeiros trabalhos nesta nova categoria de nova foram realizados durante a década de 1930 por Walter Baade e Fritz Zwicky no Observatório Mount Wilson. Eles identificaram a S Andromedae, o que eles consideraram uma supernova típica, como um evento explosivo que liberou radiação aproximadamente igual à produção total de energia do Sol por 10 7 anos. Eles decidiram chamar essa nova classe de variáveis cataclísmicas de supernovas e postularam que a energia era gerada pelo colapso gravitacional de estrelas comuns em estrelas de nêutrons . O nome supernova foi usado pela primeira vez em uma palestra de 1931 no Caltech por Zwicky, então usado publicamente em 1933 em uma reunião da American Physical Society . Em 1938, o hífen havia se perdido e o nome moderno estava em uso.
Embora as supernovas sejam eventos relativamente raros, ocorrendo em média uma vez a cada 50 anos na Via Láctea, as observações de galáxias distantes permitiram que as supernovas fossem descobertas e examinadas com mais frequência. A primeira patrulha de detecção de supernova foi iniciada por Zwicky em 1933. Josef J. Johnson da Caltech se juntou a ele em 1936. Usando um telescópio Schmidt de 45 cm no observatório Palomar , eles descobriram doze novas supernovas em três anos, comparando novas placas fotográficas com imagens de referência de regiões extragalácticas.
Em 1938, Walter Baade se tornou o primeiro astrônomo a identificar uma nebulosa como um remanescente de supernova quando sugeriu que a Nebulosa do Caranguejo eram os restos de SN 1054 . Ele notou que, embora tivesse a aparência de uma nebulosa planetária , a velocidade de expansão medida era grande demais para pertencer a essa classificação. Durante o mesmo ano, Baade propôs pela primeira vez o uso da supernova Tipo Ia como um indicador de distância secundário. Mais tarde, o trabalho de Allan Sandage e Gustav Tammann ajudou a refinar o processo para que as supernovas do Tipo Ia se tornassem um tipo de vela padrão para medir grandes distâncias através do cosmos.
A primeira classificação espectral dessas supernovas distantes foi realizada por Rudolph Minkowski em 1941. Ele as categorizou em dois tipos, com base na presença ou não de linhas do elemento hidrogênio no espectro da supernova. Zwicky mais tarde propôs os tipos adicionais III, IV e V, embora eles não sejam mais usados e agora pareçam estar associados a tipos únicos de supernovas peculiares. Uma subdivisão adicional das categorias de espectros resultou no moderno esquema de classificação de supernovas .
Após a Segunda Guerra Mundial , Fred Hoyle trabalhou no problema de como os vários elementos observados no universo eram produzidos. Em 1946, ele propôs que uma estrela massiva poderia gerar as reações termonucleares necessárias, e as reações nucleares de elementos pesados eram responsáveis pela remoção da energia necessária para que ocorresse um colapso gravitacional. A estrela em colapso tornou-se rotacionalmente instável e produziu uma expulsão explosiva de elementos que foram distribuídos no espaço interestelar. O conceito de que a fusão nuclear rápida era a fonte de energia para uma explosão de supernova foi desenvolvido por Hoyle e William Fowler durante a década de 1960.
A primeira busca por supernovas controlada por computador foi iniciada na década de 1960 na Northwestern University . Eles construíram um telescópio de 24 polegadas no Observatório Corralitos, no Novo México, que poderia ser reposicionado sob o controle do computador. O telescópio exibia uma nova galáxia a cada minuto, com observadores verificando a visão em uma tela de televisão. Dessa forma, eles descobriram 14 supernovas em um período de dois anos.
1970-1999
O modelo padrão moderno para explosões de supernovas Tipo Ia é fundado em uma proposta de Whelan e Iben em 1973, e é baseado em um cenário de transferência de massa para uma estrela companheira degenerada. Em particular, a curva de luz de SN1972e em NGC 5253 , que foi observada por mais de um ano, foi seguida por tempo suficiente para descobrir que depois de sua ampla "saliência" em brilho, a supernova desbotou a uma taxa quase constante de cerca de 0,01 magnitudes por dia. Traduzido para outro sistema de unidades , é quase o mesmo que a taxa de decomposição do cobalto -56 ( 56 Co), cuja meia-vida é de 77 dias. O modelo de explosão degenerada prevê a produção de cerca de uma massa solar de níquel -56 ( 56 Ni) pela estrela em explosão. O 56 Ni decai com uma meia-vida de 6,8 dias a 56 Co, e a decadência do níquel e do cobalto fornece a energia irradiada pela supernova no final de sua história. A concordância na produção total de energia e na taxa de desvanecimento entre os modelos teóricos e as observações de 1972e levou à rápida aceitação do modelo de explosão degenerada.
Por meio da observação das curvas de luz de muitas supernovas Tipo Ia, foi descoberto que elas parecem ter um pico de luminosidade comum. Ao medir a luminosidade desses eventos, a distância até a galáxia hospedeira pode ser estimada com boa precisão. Assim, esta categoria de supernovas tornou-se altamente útil como uma vela padrão para medir distâncias cósmicas. Em 1998, o High-Z Supernova Search e o Supernova Cosmology Project descobriram que as supernovas Tipo Ia mais distantes pareciam mais escuras do que o esperado. Isso forneceu evidências de que a expansão do universo pode estar se acelerando .
Embora nenhuma supernova tenha sido observada na Via Láctea desde 1604, parece que uma supernova explodiu na constelação de Cassiopeia há cerca de 300 anos, por volta do ano de 1667 ou 1680. O remanescente desta explosão, Cassiopeia A - está fortemente obscurecido pela poeira interestelar , possivelmente por isso não fez uma aparição notável. No entanto, pode ser observado em outras partes do espectro, e atualmente é a fonte de rádio mais brilhante além do nosso sistema solar.
Em 1987, a Supernova 1987A na Grande Nuvem de Magalhães foi observada poucas horas após seu início. Foi a primeira supernova a ser detectada por meio de sua emissão de neutrinos e a primeira a ser observada em todas as bandas do espectro eletromagnético . A proximidade relativa desta supernova permitiu a observação detalhada e forneceu a primeira oportunidade para as teorias modernas de formação de supernova serem testadas em comparação com as observações.
A taxa de descoberta de supernovas aumentou constantemente ao longo do século XX. Na década de 1990, vários programas automatizados de busca de supernovas foram iniciados. O programa de pesquisa de supernovas do Observatório Leuschner foi iniciado em 1992 no Observatório Leuschner . No mesmo ano, juntou-se a ele o programa Berkeley Automated Imaging Telescope. Eles foram sucedidos em 1996 pelo telescópio Katzman Automatic Imaging Telescope no Lick Observatory , que foi usado principalmente para o Lick Observatory Supernova Search (LOSS). Em 2000, o programa Lick resultou na descoberta de 96 supernovas, tornando-o o programa de pesquisa de supernovas de maior sucesso do mundo.
No final da década de 1990, foi proposto que restos recentes de supernovas poderiam ser encontrados procurando por raios gama da decomposição do titânio-44 . Ele tem meia-vida de 90 anos e os raios gama podem atravessar a galáxia facilmente, portanto, nos permite ver quaisquer vestígios do último milênio ou algo assim. Duas fontes foram encontradas, o remanescente de Cassiopeia A previamente descoberto e o remanescente de RX J0852.0-4622 , que acabara de ser descoberto sobrepondo-se ao remanescente de Supernova Vela
Este remanescente (RX J0852.0-4622) foi encontrado na frente (aparentemente) do maior remanescente da Supernova Vela . Os raios gama da decomposição do titânio-44 mostraram que ele deve ter explodido recentemente (talvez por volta de 1200 DC), mas não há registro histórico disso. O fluxo de raios gama e raios X indica que a supernova estava relativamente perto de nós (talvez 200 parsecs ou 600 al). Nesse caso, é um evento surpreendente porque estima-se que as supernovas a menos de 200 parsecs de distância ocorram menos de uma vez a cada 100.000 anos.
2000 até o presente
SN 2003fg foi descoberto em uma galáxia em formação em 2003. O aparecimento desta supernova foi estudado em "tempo real", e colocou várias questões físicas importantes, pois parece mais massivo do que o limite de Chandrasekhar permitiria.
Observada pela primeira vez em setembro de 2006, a supernova SN 2006gy , que ocorreu em uma galáxia chamada NGC 1260 (240 milhões de anos-luz de distância), é a maior e, até a confirmação da luminosidade do SN 2005ap em outubro de 2007, a supernova mais luminosa já observada . A explosão foi pelo menos 100 vezes mais luminosa do que qualquer supernova observada anteriormente, com a estrela progenitora sendo estimada 150 vezes mais massiva do que o sol. Embora esta tenha algumas características de uma supernova Tipo Ia, o Hidrogênio foi encontrado no espectro. Pensa-se que SN 2006gy é um candidato provável para uma supernova de instabilidade de par . SN 2005ap, que foi descoberto por Robert Quimby que também descobriu SN 2006gy, era cerca de duas vezes mais brilhante que SN 2006gy e cerca de 300 vezes mais brilhante que uma supernova normal do tipo II.
Em 21 de maio de 2008, os astrônomos anunciaram que haviam capturado pela primeira vez uma supernova com a câmera no momento em que ela estava explodindo. Por acaso, uma explosão de raios-X foi observada enquanto se olhava para a galáxia NGC 2770 , a 88 milhões de anos-luz da Terra, e uma variedade de telescópios foram apontados nessa direção bem a tempo de capturar o que foi denominado SN 2008D . "Isso acabou por confirmar que a grande explosão de raios-X marcou o nascimento de uma supernova", disse Alicia Soderberg, da Universidade de Princeton .
Um dos muitos astrônomos amadores em busca de supernovas, Caroline Moore , membro da Equipe de Busca de Supernovas do Observatório Puckett , encontrou a supernova SN 2008 no final de novembro de 2008. Aos 14 anos, ela foi declarada a pessoa mais jovem a encontrar uma supernova. No entanto, em janeiro de 2011, foi relatado que Kathryn Aurora Gray, de 10 anos, do Canadá, descobriu uma supernova, tornando-a a mais jovem a encontrar uma supernova. O Sr. Gray, seu pai e um amigo avistaram SN 2010lt , uma supernova de magnitude 17 na galáxia UGC 3378 na constelação de Camelopardalis , a cerca de 240 milhões de anos-luz de distância.
Em 2009, os pesquisadores encontraram nitratos em núcleos de gelo da Antártica em profundidades correspondentes às supernovas conhecidas de 1006 e 1054 DC, bem como de cerca de 1060 DC. Os nitratos foram aparentemente formados a partir de óxidos de nitrogênio criados pelos raios gama das supernovas. Essa técnica deve ser capaz de detectar supernovas que datam de vários milhares de anos.
Em 15 de novembro de 2010, astrônomos usando o Observatório de Raios-X Chandra da NASA anunciaram que, enquanto visualizavam o remanescente de SN 1979C na galáxia Messier 100 , eles descobriram um objeto que poderia ser um buraco negro jovem de 30 anos . A NASA também observou a possibilidade deste objeto ser uma estrela de nêutrons girando produzindo um vento de partículas de alta energia.
Em 24 de agosto de 2011, a pesquisa automatizada da Palomar Transient Factory descobriu uma nova supernova Tipo Ia ( SN 2011fe ) na Galáxia do Pinwheel (M101) logo após ela ter surgido . Estando a apenas 21 milhões de anos-luz de distância e detectado logo após o início do evento, ele permitirá que os cientistas aprendam mais sobre os primeiros desenvolvimentos desses tipos de supernovas.
Em 16 de março de 2012, uma supernova Tipo II , designada como SN 2012aw, foi descoberta em M95.
Em 22 de janeiro de 2014, alunos do Observatório da Universidade de Londres avistaram uma estrela explodindo SN 2014J na galáxia M82 (a Galáxia do Charuto). A uma distância de cerca de 12 milhões de anos-luz, a supernova é uma das mais próximas a ser observada nas últimas décadas.
Algumas semanas depois que uma estrela explodiu na galáxia espiral NGC 2525 durante o mês de janeiro de 2018, o Telescópio Espacial Hubble da NASA tirou fotos consecutivas por quase um ano da supernova Tipo 1a resultante , designada como SN 2018gv.
Futuro
A taxa estimada de produção de supernovas em uma galáxia do tamanho da Via Láctea é de cerca de duas vezes por século. Isso é muito mais alto do que a taxa real observada, o que implica que uma parte desses eventos foi obscurecida da Terra pela poeira interestelar. A implantação de novos instrumentos que podem observar uma ampla faixa do espectro eletromagnético , junto com detectores de neutrinos , significa que o próximo evento desse tipo será quase certamente detectado.
O Observatório Vera C. Rubin está previsto para descobrir três a quatro milhões de supernovas durante sua pesquisa de dez anos, em uma ampla gama de distâncias.
Veja também
Referências
links externos
- Hecht, Jeff (19 de junho de 2006). "Objeto enigmático confunde a equipe da supernova" . NewScientist.com . Página visitada em 17/07/2009 .