Remanescente de supernova - Supernova remnant
Um remanescente de supernova ( SNR ) é a estrutura resultante da explosão de uma estrela em uma supernova . O remanescente da supernova é delimitado por uma onda de choque em expansão e consiste em material ejetado que se expande da explosão e o material interestelar que varre e choca ao longo do caminho.
Existem duas rotas comuns para uma supernova : uma estrela massiva pode ficar sem combustível, deixando de gerar energia de fusão em seu núcleo e colapsando para dentro sob a força de sua própria gravidade para formar uma estrela de nêutrons ou um buraco negro ; ou uma estrela anã branca pode acumular material de uma estrela companheira até atingir uma massa crítica e sofrer uma explosão termonuclear.
Em ambos os casos, a explosão de supernova resultante expulsa muito ou todo o material estelar com velocidades de até 10% da velocidade da luz (ou aproximadamente 30.000 km / s). Essas velocidades são altamente supersônicas , então uma forte onda de choque se forma à frente do material ejetado. Isso aquece o plasma a montante a temperaturas bem acima de milhões de K. O choque diminui continuamente ao longo do tempo à medida que varre o meio ambiente, mas pode se expandir por centenas ou milhares de anos e dezenas de parsecs antes que sua velocidade caia abaixo do velocidade do som local.
Um dos remanescentes de supernova mais bem observados foi formado por SN 1987A , uma supernova na Grande Nuvem de Magalhães observada em fevereiro de 1987. Outros remanescentes de supernova bem conhecidos incluem a Nebulosa do Caranguejo ; Tycho, o remanescente de SN 1572 , em homenagem a Tycho Brahe que registrou o brilho de sua explosão original; e Kepler, o remanescente de SN 1604 , em homenagem a Johannes Kepler . O mais jovem remanescente conhecido em nossa galáxia é G1.9 + 0.3 , descoberto no centro da galáxia.
Estágios
Um SNR passa pelas seguintes fases à medida que se expande:
- Expansão livre do material ejetado, até que varra seu próprio peso em meio circunstelar ou interestelar . Isso pode durar dezenas a algumas centenas de anos, dependendo da densidade do gás circundante.
- Varrendo uma concha de gás circunstelar e interestelar em choque. Isso inicia a fase Sedov-Taylor, que pode ser bem modelada por uma solução analítica auto-similar (ver onda de choque ). A forte emissão de raios-X rastreia as fortes ondas de choque e o gás quente em choque.
- Resfriamento da casca, para formar uma casca fina (<1 pc ) e densa (1 a 100 milhões de átomos por metro cúbico) em torno do interior quente (alguns milhões de Kelvin). Esta é a fase do limpa-neve acionado por pressão. A casca pode ser claramente vista na emissão óptica da recombinação de átomos de hidrogênio ionizado e oxigênio ionizado .
- Refrigeração do interior. A camada densa continua a se expandir a partir de seu próprio impulso. Este estágio é melhor visto na emissão de rádio de átomos neutros de hidrogênio.
- Fundindo-se com o meio interestelar circundante. Quando o remanescente da supernova diminui para a velocidade das velocidades aleatórias no meio circundante, após cerca de 30.000 anos, ele se fundirá no fluxo turbulento geral, contribuindo com sua energia cinética restante para a turbulência.
Tipos de remanescentes de supernova
Existem três tipos de remanescentes de supernova:
- Tipo concha, como Cassiopeia A
- Composto, no qual uma concha contém uma nebulosa do vento do pulsar central , como G11.2-0.3 ou G21.5-0.9.
- Remanescentes de morfologia mista (também chamada de "compósito térmico"), nos quais é vista a emissão de raios-X térmicos centrais, envoltos por uma concha de rádio. Os raios X térmicos são principalmente de material interestelar varrido, em vez de material ejetado de supernova. Exemplos dessa classe incluem os SNRs W28 e W44. (O que é confuso, o W44 contém adicionalmente um pulsar e uma nebulosa de vento de pulsar; portanto, é simultaneamente um composto "clássico" e um composto térmico.)
Remanescentes que só poderiam ser criados por energias de ejeção significativamente mais altas do que uma supernova padrão são chamados de remanescentes de hipernova , após a explosão de hipernova de alta energia que se supõe que os tenha criado.
Origem dos raios cósmicos
Remanescentes de supernovas são considerados a principal fonte de raios cósmicos galácticos . A conexão entre os raios cósmicos e as supernovas foi sugerida pela primeira vez por Walter Baade e Fritz Zwicky em 1934. Vitaly Ginzburg e Sergei Syrovatskii em 1964 observaram que, se a eficiência da aceleração dos raios cósmicos em remanescentes de supernovas for cerca de 10 por cento, as perdas de raios cósmicos do Milky Caminho são compensados. Esta hipótese é apoiada por um mecanismo específico denominado "aceleração das ondas de choque" baseado nas ideias de Enrico Fermi , que ainda se encontra em desenvolvimento.
Em 1949, Fermi propôs um modelo para a aceleração dos raios cósmicos por meio de colisões de partículas com nuvens magnéticas no meio interestelar . Este processo, conhecido como " mecanismo de Fermi de segunda ordem ", aumenta a energia das partículas durante as colisões frontais, resultando em um ganho constante de energia. Um modelo posterior para produzir a Aceleração Fermi foi gerado por uma poderosa frente de choque movendo-se através do espaço. As partículas que cruzam repetidamente a frente do choque podem ganhar aumentos significativos de energia. Isso ficou conhecido como "Mecanismo de Fermi de Primeira Ordem".
Remanescentes de supernovas podem fornecer as frentes de choque energético necessárias para gerar raios cósmicos de ultra-alta energia. A observação do remanescente SN 1006 no raio-X mostrou emissão síncrotron consistente com o fato de ser uma fonte de raios cósmicos. No entanto, para energias superiores a cerca de 10 18 eV, um mecanismo diferente é necessário, pois os remanescentes de supernova não podem fornecer energia suficiente.
Ainda não está claro se os remanescentes de supernova aceleram os raios cósmicos até as energias PeV. O futuro telescópio CTA ajudará a responder a essa pergunta.
Veja também
Referências
links externos
- Lista de todas as supernovas galácticas e extragaláticas conhecidas no catálogo aberto de supernovas (ainda não são remanescentes de supernovas)
- Catálogo Galactic SNR (DA Green, University of Cambridge)
- Observações do Chandra de remanescentes de supernova: catálogo , álbum de fotos , escolhas selecionadas
- Imagens 2MASS de vestígios de supernova
- NASA: Introdução aos Remanescentes de Supernova
- Imagine da NASA: Remanescentes de Supernova
- Vida após a morte de uma Supernova em UniverseToday.com
- Remanescente de supernova em arxiv.org
- Remanescentes de Supernova , SEDS