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Astrônomos tentam desvendar
o mistério da explosão da
supernova Kepler.

Há quatrocentos anos, as sentinelas do céu, dentre elas o famoso astrônomo Johannes Kepler, foram surpreendidas pelo súbito aparecimento de uma "nova estrela" no céu ocidental, a qual rivalizava em brilho com os planetas mais próximos. Agora, os astrônomos usam os três grandes observatórios da Nasa para desvendar o mistério da nebulosa remanescente, restos da explosão da supernova de Kepler, último objeto desta natureza visto a olho nu, cinco anos antes da descoberta da luneta.

Quando esta nova estrela apareceu ao lado de Júpiter, de Marte e de Saturno em 9 de outubro de 1604, observadores poderiam usar somente seus olhos para estudá-la, pois o telescópio só seria inventado quatro anos mais tarde. Agora, os astrônomos da era espacial têm à sua disposição meios inimagináveis pelos astrônomos da época de Kepler.

Uma equipe dos astrônomos, conduzida por Ravi Sankrit e William Blair, do Centro de Astrofísica da Universidade de Johns Hopkins, em Baltimore, Md., EUA, está usando os grandes observatórios espaciais para analisar a nebulosa remanescente da supernova de Kepler, através do telescópio espacial infravermelho Spitzer, do telescópio espacial Hubble na luz visível, e do observatório de raios X Chandra.

A imagem combinada revelou uma nebulosa de gás e de poeira em forma de bolha de 14 anos-luz de diâmetro que se expande em cerca de 2.000 quilômetros por segundo. As observações de cada telescópio destacaram características distintas do resto da supernova; um escudo de material rico em ferro proveniente da explosão estelar, cercada por uma onda de choque em expansão que varre o gás e a poeira interestelares.

Os estudos multiespectrais, ou seja, em diferentes comprimentos de ondas, são absolutamente essenciais para que seja possível estabelecer um quadro completo de como os restos de uma supernova evoluem. Assim, o esplendor das nebulosas remanescentes, como no caso dos restos da supernova de Kepler, tem origem em diversos componentes, como se pode verificar descobrindo que cada componente é representado melhor em diferentes comprimentos de ondas. Com efeito, enquanto os dados em infravermelhos são dominados pela poeira interestelar aquecida, as observações ópticas e em raios X mostram as diferentes temperaturas do gás. Um conjunto de observações é necessário para ajudar os astrônomos compreenderem as complexas interrelações que existem entre os vários componentes.

A explosão de uma estrela é um evento catastrófico. A explosão rompe as camadas da estrela, desencadeando uma onda de choque aproximadamente esférica que se expande para o exterior a velocidade de 10.000 quilômetros por segundo, como um autêntico tsunami interestelar. Esta onda distribui-se no espaço circunvizinho, varrendo todo o gás e poeira interestelares tênues pelo seu escudo em expansão. Em determinados casos, as regiões circunvizinhas incluem o material expelido pela estrela progenitora em forma de um vento solar que precedeu a explosão, na fase mais inicial da sua evolução. O jato da explosão inicialmente arrasta consigo uma onda de choque eventualmente bloqueada pela borda interna do escudo, que é aquecido pelo raio X.

As imagens em luz visível da câmara avançada do telescópio de Hubble revelaram que a onda de choque da supernova está batendo nas regiões mais densas de gás circunvizinho. Os brilhantes nós incandescentes constituem os densos blocos que deram forma à camada posterior da onda de choque. Como o choque resulta do material deixado pela estrela progenitora, as instabilidades deixadas por essas ondas de choque causam um efeito devastador no gás, fragmentando-o em blocos mais densos. Os dados do Hubble mostraram também a formação de filamentos finos de gás. Estes filamentos revelaram a posição na qual a onda de choque se encontra com o material interestelar uniforme e de menor densidade. Sankrit e Blair compararam também as observações do Hubble com aquelas obtidas com os telescópios terrestres que objetivavam determinar a distância mais exata do resto da supernova em aproximadamente 13.000 anos-luz.

Os astrônomos usaram o telescópio de Spitzer para sondar o material que irradiam na luz infravermelha. Estas observações mostraram as partículas de poeira microscópicas aquecidas que foram varridas para a parte superior da onda de choque da supernova. Os dados de Spitzer são os mais notáveis nas regiões de mais baixa densidade vistas pelo telescópio de Hubble. Considerando que Hubble registra somente as regiões mais brilhantes, as mais densas, o telescópio de Spitzer é suficientemente sensível para detectar toda onda de choque em expansão, uma nuvem esférica do material. As observações espectroscópicas recentes do Spitzer revelam também a informação sobre a composição química e o ambiente físico das nuvens de expansão de gás e de poeira que foram ejetadas no espaço. Esta poeira é similar à parte da nuvem da poeira e do gás que se condensou para dar forma ao Sol e aos planetas em nosso sistema solar.

Os dados de raios X de Chandra mostraram regiões de gás muito quente. O gás mais quente (raios X de energia elevada) está localizado primeiramente nas regiões diretamente posteriores à parte dianteira da onda de choque. Estas observações mostraram-se também superiores às do Hubble, que se alinharam com a borda fraca de material incandescente registrado pelo Spitzer. Um gás mais frio de raio X (raios X de baixa energia) foi registrado no espesso escudo interior que delimita a posição do material aquecido expelido pela estrela explodida. Em alguns outros restos de supernova, a ejeção também pode ser vista na luz visível, mas em Kepler só foi possível registrá-la em raios X.

Este estudo largo dos restos da supernova também ajudou os astrônomos a identificarem o tipo de estrela que produziu a explosão. As supernovas se dividem em dois tipos muito diferentes de estrelas: as de baixa-massa, estrelas anãs-brancas e as estrelas maciças. Entre as seis supernovas conhecidas em nossa galáxia nos últimos 1.000 anos, a supernova de Kepler é a única cujo tipo da estrela que explodiu permanece incerto para os astrônomos.

Combinando as informações de todos os três grandes observatórios espaciais, os astrônomos estão obtendo um panorama mais completo do resto do supernova de Kepler. Na realidade, as partes parecem superior ao total, esperando-se que uma análise mais completa poderá responder a algumas das diversas perguntas importantes relativas a este enigmático objeto celeste que Kepler associou à estrela de Belém.

Ronaldo Rogério de Freitas Mourão é fundador e primeiro diretor do Museu de Astronomia e Ciências Afins, no qual hoje é pesquisador-titular, e autor de mais de 70 livros, entre outros, do Anuário de Astronomia 2005. Consulte a homepage: http://ronaldomourao.com