Há dezessete anos atrás, os astrônomos testemunharam uma supernova a 40 milhões de anos-luz de distância na galáxia NGC 7424, localizada na constelação do hemisfério sul de Grus.
© Hubble/S. Ryder/O. Fox (estrela sobrevivente na galáxia NGC 7424)
Agora, no brilho desvanecente desta explosão, o telescópio espacial Hubble da NASA captou a primeira imagem de uma companheira sobrevivente de uma supernova. A fotografia é a evidência mais convincente de que algumas supernovas têm origem em sistemas duplos.
"Sabemos que a maioria das estrelas massivas se encontra em binários," comenta Stuart Ryder do Observatório Astronômico Australiano em Sydney, Austrália. "Muitos destes pares binários interagem e transferem gás de uma estrela para a outra quando as suas órbitas as aproximam."
A companheira da estrela progenitora da supernova não foi uma inocente espectadora da explosão. Desviou quase todo o hidrogênio do invólucro estelar do astro condenado, a região que transporta energia do núcleo da estrela até à sua atmosfera. Milhões de anos antes da estrela primária se tornar numa supernova, o roubo da companheira criou uma instabilidade na estrela primária, fazendo com que ela expelisse episodicamente um casulo e conchas de hidrogênio gasoso antes da catástrofe.
A supernova, de nome SN 2001ig, está categorizada como uma supernova de invólucro despojado do Tipo IIb. Este tipo de supernova é incomum porque grande parte, mas não todo, do hidrogênio desapareceu antes da explosão. Este tipo de explosão foi identificado pela primeira vez em 1987 pelo membro da equipe Alex Filippenko da Universidade da Califórnia, em Berkeley.
Não se sabe bem como as supernovas de invólucro despojado o perdem. Pensava-se originalmente que surgiam de estrelas isoladas com ventos muito rápidos que empurravam os invólucros exteriores. O problema foi que quando os astrônomos começaram a procurar as estrelas primárias das quais as supernovas eram produzidas, não conseguiram encontrá-las para muitas das supernovas de invólucro despojado.
"Isso foi especialmente bizarro, porque os astrónomos esperavam que fossem as mais massivas e brilhantes estrelas progenitoras," explicou o membro da equipa Ori Fox, do STScI (Space Telescope Science Institute) em Baltimore. "Além disso, o grande número de supernovas de invólucro despojado é maior do que o previsto." Esse facto levou os cientistas a teorizarem que muitas das estrelas primárias estavam em sistemas binários da baixa massa, e decidiram prová-lo.
Procurar uma companheira binária depois de uma explosão de supernova não é tarefa fácil. Primeiro, tem que estar a uma distância relativamente próxima da Terra para o Hubble ver uma estrela tão fraca. A SN 2001ig e a sua companheira estão neste limite. Dentro desta distância, não ocorrem muitas supernovas. Ainda mais importante, é necessário saber a posição exata através de medições muito precisas.
Em 2002, logo após a SN 2001ig explodir, os cientistas identificaram a localização precisa da supernova com o Very Large Telescope (VLT) do ESO em Cerro Paranal, Chile. Em 2004, fizeram estudos adicionais com o Observatório Gemini Sul em Cerro Pachón, Chile. Esta observação foi a primeira a sugerir a presença de uma companheira binária sobrevivente.
Sabendo as coordenadas exatas, os astrônomos foram capazes de focar o Hubble naquela posição 12 anos mais tarde, quando o brilho da supernova desapareceu. Com a excelente resolução do Hubble e a sua capacidade ultravioleta, conseguiram encontrar e fotografar a companheira sobrevivente, algo que só o Hubble poderia fazer.
Antes da explosão da supernova, a órbita das duas estrelas em torno uma da outra tinha uma duração aproximada de um ano.
Quando a estrela primária explodiu, teve muito menos impacto na companheira sobrevivente do que se poderia pensar. Imagine o caroço de um abacate, que representa o núcleo denso da estrela companheira, embebida numa gelatina, representando o invólucro gasoso da estrela. À medida que passa uma onda de choque, a gelatina pode esticar e oscilar temporariamente, mas o caroço permanecerá intacto.
Em 2014, os astrõnomos usaram o Hubble para detectar a companheira de outra supernova do Tipo IIb, a SN 1993J. No entanto, só obtiveram um espectro, não uma imagem. O caso da SN 2001ig é a primeira vez que uma companheira sobrevivente foi fotografada.
Talvez até metade de todas as supernovas de invólucro despojado têm companheiras, a outra metade perde os seus invólucros exteriores por meio de ventos estelares. Os pesquisadores têm o objetivo final de determinar com precisão quantas supernovas com invólucros despojados têm companheiras.
O próximo esforço é observar supernovas com invólucro completamente despojado, ao contrário de SN 2001ig e SN 1993J, cujo invólucro está 90% despojado. Estas supernovas com invólucro completamente despojado não têm muita interação de choque com gás no ambiente estelar circundante, já que os seus invólucros externos foram perdidos muito antes da explosão. Sem interação de choque, desaparecem muito mais depressa. Isto significa que a equipe só terá que esperar dois ou três anos para procurar companheiras sobreviventes.
No futuro, também esperam usar o telescópio espacial James Webb para continuar a sua busca.
O artigo científico sobre o trabalho atual foi publicado na revista The Astrophysical Journal.
Fonte: Space Telescope Science Institute
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