Descoberta a primeira explosão de uma estrela Wolf-Rayet

Um estudo, com a participação de pesquisadores do GTC (Gran Telescopio Canarias) filiados ao IAC (Instituto de Astrofísica de Canarias), descobriu uma estrela explosiva inédita que se pensava existir apenas na teoria.

© Wissam Ayoub (WR 134)

Num passado não muito distante, a descoberta de uma supernova, uma estrela em explosão, era considerada uma ocasião rara. Hoje em dia, os instrumentos de medição e os avançados métodos de análise permitem detectar diariamente cinquenta destas explosões, o que também aumentou a probabilidade de detectar tipos mais raros de explosões que até agora só existiam teoricamente. 

Recentemente, uma equipe internacional de cientistas, liderada por Avishay Gal-Yam do Departamento de Física de Partículas e Astrofísica do Instituto Weizmann, descobriu uma supernova que nunca tinha sido observada antes. A explosão de uma estrela Wolf-Rayet, um tipo de estrela massiva altamente evoluída que perde uma grande quantidade de massa devido a ventos estelares intensos. 

O núcleo de cada estrela é alimentado pela fusão nuclear, onde os núcleos de elementos mais leves se fundem para formar elementos mais pesados. A fusão de quatro núcleos de hidrogênio resulta na formação de um átomo de hélio, enquanto vários núcleos de hélio combinados resultam na formação de carbono, oxigênio e assim por diante. O último elemento que se irá formar naturalmente através da fusão nuclear é o ferro, que é o núcleo atômico mais estável. 

Em circunstâncias normais, a energia produzida no núcleo da estrela mantém temperaturas extremamente elevadas que provocam a expansão da sua matéria gasosa, preservando assim o fino equilíbrio com a força da gravidade, atraindo a massa da estrela para o seu centro. Quando a estrela fica sem elementos para fundir e deixa de produzir energia, este equilíbrio é perturbado, levando ou a um buraco negro que se abre no coração da estrela, provocando o colapso sob si própria, ou à explosão da estrela, que libeta os elementos pesados para o espaço. 

 A vida das estrelas massivas é considerada relativamente curta, alguns milhões de anos no máximo. O Sol, em comparação, tem uma expectativa de vida de cerca de 10 bilhões de anos. Os processos subsequentes de fusão nuclear no núcleo das estrelas massivas levam à sua estratificação, em que os elementos pesados se concentram no núcleo e gradualmente elementos mais leves compõem as camadas externas.

As estrelas Wolf-Rayet são estrelas particularmente massivas que não têm uma ou mais das camadas externas que são compostas por elementos mais leves. Desta forma, em vez do hidrogênio, a superfície da estrela é caracterizada pela presença de hélio, ou mesmo de carbono e elementos mais pesados. Uma explicação possível para este fenômeno é que ventos fortes que sopram devido à alta pressão no invólucro da estrela, dispersam a sua camada mais externa, fazendo com que a estrela perca uma camada após a outra ao longo de várias centenas de milhares de anos. 

Apesar da sua vida relativamente curta e do seu estado de desintegração progressiva, a análise do número sempre crescente de descobertas de supernovas levou à hipótese de que as estrelas Wolf-Rayet simplesmente não explodem, elas simplesmente colapsam silenciosamente em buracos negros, caso contrário, já teriam sido observadas. Esta hipótese, contudo, acabou de ser abalada devido à recente descoberta. 

A análise espectroscópica da luz emitida pela explosão levou à descoberta de assinaturas espectrais que estão associadas a elementos específicos. Desta forma, foi possível demonstrar que a explosão continha átomos de carbono, oxigênio e neônio, este último um elemento que ainda não tinha sido observado desta maneira em nenhuma supernova até à data. Além disso, os pesquisadores identificaram que a matéria que "jorrava" radiação cósmica não participou na explosão, mas que tinha origem no espaço que rodeava a estrela volátil. Isto, por sua vez, reforçou a sua hipótese a favor de ventos fortes que tomaram parte na remoção do invólucro externo da estrela.

Os pesquisadores estimam que a massa que se dispersou durante a explosão é provavelmente igual à massa do Sol ou à de uma estrela ligeiramente menor; a estrela que explodiu era significativamente mais massiva, tendo pelo menos 10 vezes a massa do Sol.

As descobertas foram publicadas na revista Nature.

Fonte: Instituto de Astrofísica de Canarias