O Telescópio Espacial Webb descobre o ‘monstro verde’ escondido em uma impressionante vista de alta resolução da estrela em explosão

Características misteriosas escondidas na luz infravermelha próxima

Objetos no espaço revelam diferentes aspectos de sua composição e comportamento em diferentes comprimentos de onda de luz. O remanescente da supernova Cassiopeia (Cas A) é um dos objetos mais bem estudados do mundo via Láctea em todo o espectro de comprimento de onda. No entanto, ainda havia segredos escondidos nos restos despedaçados da estrela.

As ferramentas mais recentes são abertas por uma das ferramentas mais recentes do Researcher Toolkit, NASAde Telescópio Espacial James WebbA última análise de Webb sobre a luz infravermelha surpreendeu os pesquisadores.

Uma nova imagem de alta resolução da NIRCam (câmera infravermelha) do Telescópio Espacial James Webb da NASA revela detalhes intrincados do remanescente da supernova Cassiopeia A (Cas A), mostrando a concha em expansão de material colidindo com o gás produzido pela estrela antes de explodir . . Crédito da imagem: NASA, ESA, CSA, STScI, Dani Milisavljevic (Universidade de Purdue), Ilse De Luzzi (UGent), T. Timim (Universidade de Princeton)

Webb surpreende a NASA com uma nova visão em alta definição da estrela em explosão

Como um enfeite redondo e brilhante pronto para ser colocado no local perfeito na árvore de Natal, o remanescente da supernova Cassiopeia A (Cas A) brilha em uma nova imagem do Telescópio Espacial James Webb da NASA.

como parte de Feriados de 2023 na Casa Branca, A primeira-dama dos Estados Unidos, Dra. Jill Biden, lançou o primeiro Calendário do Advento da Casa Branca. Para mostrar a “magia, maravilha e alegria” da temporada de férias, o Dr. Biden e a NASA estão comemorando com esta nova imagem de Webb.

Embora tudo esteja claro, esta cena não é a proverbial noite silenciosa. A Webb NIRCam (câmera infravermelha próxima) da Cas A exibe esta explosão estelar em uma resolução anteriormente inatingível nesses comprimentos de onda. Esta imagem de alta resolução revela detalhes intrincados da camada de material em expansão que colide com o gás libertado pela estrela antes de esta explodir.

Cas A é um dos remanescentes de supernova mais bem estudados em todo o universo. Ao longo dos anos, observatórios terrestres e espaciais, incluindo a NASA Observatório de raios X Chandra, telescópio espacial HubbleE aposentado Telescópio Espacial Spitzer Eles compilaram uma imagem em vários comprimentos de onda dos restos mortais do corpo.

No entanto, os astrônomos entraram agora em uma nova era no estudo de Cas A. Em abril de 2023, o instrumento MIRI (Mid-Infrared Instrument) de Webb foi descoberto. Este capítulo começou, revelando características novas e inesperadas dentro da camada interna do remanescente da supernova. Muitas destas características não são visíveis na nova imagem NIRCam e os astrónomos estão a investigar porquê.

Esta imagem destaca várias características interessantes do remanescente da supernova Cassiopeia A, conforme visto usando a NIRCam (câmera infravermelha próxima) de Webb:
1. A notável resolução do NIRCam é capaz de detectar pequenos nós de gás, consistindo de enxofre, oxigênio, argônio e néon, da própria estrela. Alguns filamentos de detritos são demasiado pequenos para serem resolvidos até mesmo pelo Webb, o que significa que são comparáveis ​​ou inferiores a 10 mil milhões de milhas (cerca de 100 unidades astronómicas) de diâmetro. Os pesquisadores dizem que isso representa como a estrela se estilhaçou como vidro quando explodiu.
2. Os buracos circulares visíveis na imagem MIRI dentro do Monstro Verde, um anel de luz verde na cavidade interna de Cas A, são levemente delineados por emissão branca e roxa na imagem NIRCam – isto representa gás ionizado. Os investigadores acreditam que isto se deve aos detritos da supernova que atravessam o gás e formam o gás deixado pela estrela antes de esta explodir.
3. Este é um dos poucos ecos de luz visíveis na imagem NIRCam de Cas A. O eco de luz ocorre quando a luz da explosão de longa duração da estrela atinge e aquece a poeira distante, que brilha à medida que arrefece.
4. A NIRCam capturou um eco de luz particularmente grande e complexo, que os investigadores chamaram de Baby Cas A. Na verdade, está localizado a cerca de 170 anos-luz atrás do remanescente da supernova.
Crédito da imagem: NASA, ESA, CSA, STScI, Dani Milisavljevic (Universidade de Purdue), Ilse De Luzzi (UGent), T. Timim (Universidade de Princeton)

“Como cacos de vidro”

A luz infravermelha é invisível aos nossos olhos, por isso os processadores de imagem e os cientistas traduzem esses comprimentos de onda de luz em cores visíveis. Nesta imagem mais recente do Cas A, as cores são atribuídas a diferentes filtros NIRCam, e cada uma dessas cores indica uma atividade diferente que ocorre dentro do objeto.

À primeira vista, a imagem NIRCam pode parecer menos colorida que a imagem MIRI. No entanto, isto se deve simplesmente aos comprimentos de onda nos quais o material do objeto emite sua luz.

Este vídeo faz um tour pela imagem NIRCam (câmera infravermelha próxima) de Webb do remanescente da supernova Cassiopeia A (Cas A). A alta resolução do NIRCam detecta pequenos nós de gás remanescentes da explosão da estrela, bem como ecos de luz espalhados pelo campo de visão.

As cores mais visíveis na nova imagem de Webb são os aglomerados laranja brilhante e rosa claro que constituem a crosta interna do remanescente da supernova. A visão nítida de Webb pode detectar os menores nós de gás, compostos de enxofre, oxigênio, argônio e néon, da própria estrela. Neste gás existe uma mistura de poeira e partículas, que eventualmente se tornarão componentes de novas estrelas e sistemas planetários. Alguns dos filamentos de detritos são tão pequenos que nem mesmo Loeb consegue resolvê-los, o que significa que são comparáveis ​​ou inferiores a 10 mil milhões de milhas (cerca de 100 unidades astronómicas) de diâmetro. Em comparação, toda a Cas A se estende por 10 anos-luz, ou 60 trilhões de milhas.

“Graças à resolução do NIRCam, podemos agora ver como a estrela moribunda estilhaçou-se completamente ao explodir, deixando para trás filamentos que se assemelham a pequenos fragmentos de vidro,” disse Dani Milisavljevic da Universidade Purdue, que lidera a equipa de investigação. “É realmente incrível que, depois de todos estes anos de estudo da Cas A, possamos agora resolver estes detalhes, que nos fornecem uma visão transformadora sobre como esta estrela explodiu.”

Esta imagem fornece uma comparação lado a lado do remanescente da supernova Cassiopeia A (Cas A), conforme capturado pelas câmeras NIRCam (câmera infravermelha próxima) e MIRI (instrumento infravermelho médio) do Telescópio Espacial James Webb da NASA.
À primeira vista, a imagem NIRCam de Webb parece menos colorida do que a imagem MIRI em geral, no entanto, isto deve-se apenas aos comprimentos de onda nos quais o material do objeto emite a sua luz. A imagem NIRCam parece ligeiramente mais nítida que a imagem MIRI devido à sua resolução aumentada.
As bordas da concha interna principal, que apareceram em laranja escuro e vermelho na imagem MIRI, parecem fumaça de uma fogueira na imagem NIRCam. Isto se refere ao local onde a onda de explosão da supernova colide com o material que circunda a estrela. A poeira no material que rodeia a estrela é demasiado fria para ser detectada diretamente nos comprimentos de onda do infravermelho próximo, mas brilha no infravermelho médio.
Também faltando na imagem do infravermelho próximo estava o anel de luz verde na cavidade central de Cas A que brilhava no infravermelho médio, que a equipe de pesquisa chamou de Monstro Verde. No entanto, os buracos circulares visíveis na imagem MIRI dentro do Monstro Verde são levemente delineados pela emissão branca e roxa na imagem NIRCam.
Crédito da imagem: NASA, ESA, CSA, STScI, Dani Milisavljevic (Universidade de Purdue), Ilse De Luzzi (UGent), T. Timim (Universidade de Princeton)

O monstro verde escondido

Ao comparar a nova visão do Cas A no infravermelho próximo de Webb com a visão no infravermelho médio, sua cavidade interna e sua camada externa são estranhamente incolores.

As bordas da concha interna principal, que apareceram em laranja e vermelho profundos na imagem do MIRI, agora parecem fumaça de uma fogueira. Isto se refere ao local onde a onda de explosão da supernova colide com o material que circunda a estrela. A poeira no material que rodeia a estrela é demasiado fria para ser detectada diretamente nos comprimentos de onda do infravermelho próximo, mas brilha no infravermelho médio.

Os pesquisadores dizem que a cor branca é a luz da radiação síncrotron, que é emitida em todo o espectro eletromagnético, incluindo o infravermelho próximo. Eles são gerados por partículas carregadas viajando a velocidades extremamente altas e envolvendo linhas de campo magnético. A radiação síncrotron também é visível nas conchas semelhantes a bolhas na metade inferior da cavidade interna.

Este vídeo em close mostra a posição relativa do remanescente da supernova Cassiopeia A (Cas A) no céu. Começa com uma imagem terrestre tirada pelo falecido astrofotógrafo Akira Fujii. À medida que amplia partes menores do céu, ele se transforma em uma imagem do Digital Sky Survey. Termina com um crossfade em uma imagem Cas A da NIRCam (Near Infrared Camera) do Telescópio Espacial James Webb da NASA, com traços adicionais da câmera da NASA. telescópio espacial Hubble foto.

Também faltando na imagem do infravermelho próximo estava o anel de luz verde na cavidade central de Cas A que brilhava no infravermelho médio, que a equipe de pesquisa chamou de Monstro Verde. Esse recurso foi descrito como “difícil de entender” pelos pesquisadores ao examiná-los pela primeira vez.

Embora a cor verde do monstro verde não seja visível no NIRCam, o que resta da luz infravermelha próxima naquela região pode fornecer informações sobre esta característica misteriosa. Os buracos circulares visíveis na imagem MIRI são levemente delineados por emissão branca e roxa na imagem NIRCam – isto representa gás ionizado. Os investigadores acreditam que isto se deve aos detritos da supernova que atravessam o gás e formam o gás deixado pela estrela antes de esta explodir.

Esta imagem do remanescente da supernova Cassiopeia, obtida pela Webb NIRCam (câmera infravermelha próxima) mostra as setas da bússola, a barra de escala e a chave colorida para referência.
As setas norte e leste da bússola mostram a direção da imagem no céu.
A barra de escala é indicada em anos-luz, que é a distância que a luz percorre em um ano terrestre. (A luz leva 3 anos para percorrer uma distância igual ao comprimento da barra de escala.) Um ano-luz equivale a cerca de 5,88 trilhões de milhas ou 9,46 trilhões de quilômetros.
Esta imagem mostra comprimentos de onda invisíveis de luz infravermelha próxima traduzidos nas cores da luz visível. A legenda colorida mostra quais filtros NIRCam foram usados ​​na coleta da luz. A cor do nome de cada filtro é a cor da luz visível usada para representar a luz infravermelha que passa por esse filtro.
Crédito da imagem: NASA, ESA, CSA, STScI, Dani Milisavljevic (Universidade de Purdue), Ilse De Luzzi (UGent), T. Timim (Universidade de Princeton)

Bebê Cass A

Os investigadores também ficaram impressionados com uma característica notável no canto inferior direito do campo de visão do NIRCam. Eles chamam aquela bolha grande e listrada de Baby Cas A, porque parece descendente de uma grande supernova.

Este é um eco de luz, onde a luz da explosão da estrela chegou há muito tempo, aquecendo a poeira distante, que brilha à medida que esfria. A complexidade do padrão de poeira e a aparente proximidade do Baby Cas A com o próprio Cas A interessam particularmente aos pesquisadores. Na verdade, Baby Cas A está localizada a cerca de 170 anos-luz além do remanescente da supernova.

Existem também muitos ecos de luz menores espalhados pela nova imagem do Webb.

O remanescente da supernova Cas A está localizado a 11.000 anos-luz de distância, na constelação de Cassiopeia. Estima-se que tenha explodido há cerca de 340 anos, da nossa perspectiva.

O Telescópio Espacial James Webb é o principal observatório de ciências espaciais do mundo. Webb resolve os mistérios do nosso sistema solar, olha além dos mundos distantes em torno de outras estrelas e explora as misteriosas estruturas e origens do nosso universo e o nosso lugar nele. WEB é um programa internacional liderado pela NASA com os seus parceiros, a Agência Espacial Europeia (ESA).Agência Espacial Europeia) e a Agência Espacial Canadense.