Objetos no espaço revelam diferentes aspectos de sua composição e comportamento em diferentes comprimentos de onda de luz. Um remanescente de supernova chamado Cassiopeia A é um dos objetos mais estudados na Via Láctea em todo o espectro de comprimento de onda. No entanto, ainda existem segredos escondidos nos restos esfarrapados da estrela. Os mais recentes estão sendo desbloqueados pelo Câmera infravermelha próxima (NIRCam) a bordo do Telescópio Espacial James Webb da NASA/ESA/CSA.
Esta imagem de alta definição obtida pelo instrumento NIRCam de Webb revela detalhes intrincados do remanescente de supernova Cassiopeia A; mostra a camada de material em expansão colidindo com o gás liberado pela estrela antes de ela explodir. Crédito da imagem: NASA/ESA/CSA/STScI/D. Milisavljevic, Purdue University/T. Temim, Princeton University/I. De Looze, University of Gent.
Cassiopeia A está localizada a cerca de 11.000 anos-luz de distância da Terra, na constelação de Cassiopeia.
Também conhecido como Cas A, SNR G111.7-02.1 ou NRAO 711, o objeto se estende por aproximadamente 10 anos-luz.
Quando a estrela original ficou sem combustível, ela entrou em colapso e explodiu como uma supernova, possivelmente tornando-se brevemente um dos objetos mais brilhantes do céu.
Embora os astrónomos pensem que isto aconteceu por volta do ano 1680, não existem registos históricos verificáveis que confirmem isto.
Cassiopeia A é um dos remanescentes de supernova mais bem estudados em todo o cosmos.
Ao longo dos anos, observatórios terrestres e espaciais, incluindo o Telescópio Espacial Hubble da NASA/ESA, reuniram colectivamente uma imagem de múltiplos comprimentos de onda dos restos esfarrapados do objecto.
No entanto, os astrónomos entraram agora numa nova era no estudo de Cassiopeia A.
Em abril de 2023, Webb’s Instrumento de infravermelho médio (MIRI) iniciou esta história, revelando características novas e inesperadas dentro da camada interna do remanescente da supernova.
Mas muitas dessas características são invisíveis na nova imagem NIRCam, e os astrónomos estão a investigar o porquê disso.
“A luz infravermelha é invisível aos nossos olhos, então os processadores de imagem e os cientistas representam esses comprimentos de onda de luz com cores visíveis”, disseram os astrônomos de Webb.
“Nesta imagem mais recente de Cassiopeia A, as cores foram atribuídas aos diferentes filtros do NIRCam, e cada uma dessas cores sugere uma atividade diferente que ocorre dentro do objeto.”
“À primeira vista, a imagem NIRCam pode parecer menos colorida do que a imagem MIRI. No entanto, isso não significa que haja menos informação: trata-se simplesmente dos comprimentos de onda em que o material do objeto emite a sua luz.”
“As cores mais visíveis na imagem mais recente são aglomerados de laranja brilhante e rosa claro que constituem a camada 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.”
“Embutida neste gás está uma mistura de poeira e moléculas, que eventualmente será incorporada em novas estrelas e sistemas planetários.”
“Alguns filamentos de detritos são demasiado pequenos para serem resolvidos, mesmo por Webb, o que significa que são comparáveis ou inferiores a 16 mil milhões de km de diâmetro (cerca de 100 unidades astronómicas).”
“Em comparação, toda Cassiopeia A se estende por 10 anos-luz, ou cerca de 96 trilhões de km.”
“Ao comparar a nova visão de Cassiopeia A no infravermelho próximo de Webb com a visão no infravermelho médio, sua cavidade interna e a concha mais externa são curiosamente desprovidas de cor.”
“Os arredores da concha interna principal, que apareceu como um laranja profundo e vermelho na imagem do MIRI, agora parecem fumaça de uma fogueira.”
“Isto marca onde a onda de explosão da supernova está atingindo o material circunstelar circundante.”
“A poeira no material circunstelar é demasiado fria para ser detectada diretamente nos comprimentos de onda do infravermelho próximo, mas ilumina-se no infravermelho médio.”
Esta imagem destaca várias características interessantes de Cassiopeia A, vistas com o instrumento NIRCam de Webb. Crédito da imagem: NASA/ESA/CSA/STScI/D. Milisavljevic, Purdue University/T. Temim, Princeton University/I. De Looze, University of Gent.
Segundo os astrônomos, a cor branca é a luz da radiação síncrotron, que é emitida em todo o espectro eletromagnético, incluindo o infravermelho próximo.
É gerado por partículas carregadas viajando em velocidades extremamente altas e girando em torno das linhas do campo magnético.
A radiação síncrotron também é visível nas conchas semelhantes a bolhas na metade inferior da cavidade interna.
Também não é visto na visão do infravermelho próximo o loop de luz verde na cavidade central de Cassiopeia A que brilhava na luz infravermelha média, apropriadamente apelidado de Monstro Verde pelos pesquisadores.
“Embora o ‘verde’ do Monstro Verde não seja visível no NIRCam, o que resta no infravermelho próximo naquela região pode fornecer informações sobre a característica misteriosa”, disseram eles.
“Os buracos circulares visíveis na imagem MIRI estão levemente delineados em emissão branca e roxa na imagem NIRCam – isto representa gás ionizado.”
Os autores acreditam que isto se deve aos detritos da supernova que atravessam e moldam o gás deixado pela estrela antes de explodir.
Os cientistas também ficaram absolutamente impressionados com uma característica fascinante no canto inferior direito do campo de visão do NIRCam.
Eles estão chamando aquela bolha grande e estriada de Baby Cas A – porque ela parece ser uma descendência da supernova principal.
“Este é um eco leve. A luz da antiga explosão da estrela atingiu e está aquecendo a poeira distante, que brilha à medida que esfria”, disseram eles.
“A complexidade do padrão de poeira e a aparente proximidade do Baby Cas A com a própria Cassiopeia A são particularmente intrigantes.”
“Na verdade, Baby Cas A está localizada a cerca de 170 anos-luz atrás do remanescente da supernova.”
“Há também vários outros ecos de luz menores espalhados pelo novo retrato de Webb.”