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Raios cósmicos ajudam as explosões de supernovas a ter maior impacto

Segundo um novo estudo conduzido por investigadores da Universidade de Oxford, o estágio final das cataclísmicas explosões de estrelas massivas moribundas, as chamadas supernovas, poderá ter um impacto até seis vezes maior no gás interstelar circundante com a ajuda de raios cósmicos. O trabalho foi apresentado a 19 de julho, pelo aluno de doutoramento Francisco Rodríguez Montero, no Encontro Nacional de Astronomia (National Astronomy Meeting – NAM 2021).

Imagem composta, de raios-X e óptico, do remanescente de supernova de Kepler. As cores vermelho, verde e azul representam os raios-X de baixa, média e alta energia observados com o Observatório de Raios-X Chandra, da NASA; o campo de estrelas é do Digitized Sky Survey. Crédito: NASA/CXC/NCSU/JPL-Caltech/M. Burkey et al.

Quando as supernovas explodem, emitem para o espaço luz e milhares de milhões de partículas. Embora a luz consiga chegar até nós livremente, as partículas ficam presas em laços espirais por ondas de choque magnéticas geradas durante as explosões. Atravessando de um lado para o outro as frentes de choque, estas partículas são aceleradas quase até à velocidade da luz e, quando se escapam das supernovas, são ao que se julga a fonte da misteriosa forma de radiação conhecida como raios cósmicos.

Devido à sua grande velocidade, os raios cósmicos sofrem fortes efeitos relativistas, perdendo efetivamente menos energia do que a matéria normal o que lhes permite viajar grandes distâncias através de uma galáxia. Vão afetando a energia e a estrutura do gás interstelar que encontram pelo caminho e podem ter um papel crucial na interrupção da formação de novas estrelas em bolhas densas de gás. No entanto, ainda não foi possível compreender bem a influência dos raios cósmicos na evolução das galáxias.

No primeiro estudo numérico de alta resolução deste tipo, a equipa realizou simulações da evolução das ondas de choque que emanam das explosões de supernovas ao longo de vários milhões de anos. Descobriram que os raios cósmicos podem ter um papel decisivo nos estágios finais da evolução de uma supernova e na sua capacidade de injetar energia no gás galáctico que a rodeia.

“Inicialmente, a adição de raios cósmicos não parece mudar a forma como a explosão evolui. No entanto, quando a supernova atinge o estágio em que não pode ganhar mais dinamismo da conversão de energia térmica em energia cinética, descobrimos que os raios cósmicos podem dar ao gás um impulso adicional, permitindo que a dinâmica final transmitida seja 4 a 6 vezes maior do que a prevista”, explicou Rodríguez Montero.

Os resultados sugerem que os fluxos de gás conduzidos do meio interstelar para o gás ténue circundante, ou meio circungaláctico, serão dramaticamente mais massivos do que se estimava.

Imagem em cores falsas de uma simulação de supernova mostrando manchas quentes e frias de gás (branco/verde) na bolha e a estrutura filamentar dos raios cósmicos (azul) ao redor da concha do remanescente da supernova. Crédito: F. Rodríguez Montero.

Contrariamente aos mais recentes argumentos teóricos, as simulações sugerem ainda que o impulso extra proporcionado pelos raios cósmicos é mais significativo quando as estrelas massivas explodem em ambientes de baixa densidade, facilitando a criação de grandes bolhas alimentadas por sucessivas gerações de supernovas, varrendo o gás do meio interstelar e lançando-o para fora dos discos galácticos.

“Os nossos resultados são um primeiro olhar para os novos e extraordinários conhecimentos que os raios cósmicos nos oferecem para podermos compreender a natureza complexa da formação de galáxias”, acrescentou Rodríguez Montero.

 

Fonte da notícia: RAS

Tradução: Teresa Direitinho

 

Cosmic rays help supernovae explosions pack a bigger punch

The final stage of cataclysmic explosions of dying massive stars, called supernovae, could pack an up to six times bigger punch on the surrounding interstellar gas with the help of cosmic rays, according to a new study led by researchers at the University of Oxford.  The work will be presented by PhD student Francisco Rodríguez Montero today (19 July) at the virtual National Astronomy Meeting (NAM 2021).

Composite X-ray and optical image of the remnant of Kepler’s supernova. The red, green and blue colours show low, intermediate and high energy X-rays observed with NASA’s Chandra X-ray Observatory, and the star field is from the Digitized Sky Survey. Credit: NASA/CXC/NCSU/JPL-Caltech/M. Burkey et al.

When supernovae explode, they emit light and billions of particles into space. While the light can freely reach us, particles become trapped in spiral loops by magnetic shockwaves generated during the explosions. Crossing back and forth through shock fronts, these particles are accelerated almost to the speed of light and, on escaping the supernovae, are thought to be the source of the mysterious form of radiation known as cosmic rays. […] Read the original article at Royal Astronomical Society.

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