O telescópio espacial Hubble descobriu uma testemunha no local da morte explosiva de uma estrela: uma estrela companheira anteriormente escondida no brilho da supernova da sua parceira.
A descoberta é a primeira para um tipo particular de supernova, uma em que à estrela foi retirado todo o seu invólucro exterior de gás antes de explodir.
A descoberta fornece uma visão crucial da natureza binária das estrelas massivas, bem como o antecedente para a fusão final das estrelas companheiras, que se "agitariam" através do Universo sob a forma de ondas gravitacionais, ondulações no próprio tecido do espaço-tempo.
Os astrônomos detectam a assinatura de vários elementos em explosões de supernova. Estes elementos estão estratificados como uma cebola na fase pré-supernova. O hidrogênio encontra-se na camada mais exterior de uma estrela e, se não for detectado hidrogênio no rescaldo da supernova, isso significa que foi removido antes da explosão ter ocorrido.
A causa da perda de hidrogênio tem sido um mistério e os astrônomos têm vindo a usar o Hubble para procurar pistas e testar teorias que expliquem estas supernovas despojadas de hidrogênio. As novas observações pelo Hubble fornecem as melhores evidências, até agora, que apoiam a teoria de que uma estrela companheira invisível desvia o invólucro gasoso da sua estrela companheira antes desta explodir.
Os astrônomos utilizaram o instrumento WFC3 (Wide Field Camera 3) do Hubble para estudar a região da supernova (SN) 2013ge no ultravioleta, bem como observações anteriores pelo Hubble do MAST (Barbara A. Mikulski Archive for Space Telescopes). Os astrônomos viram a luz da supernova desaparecendo ao longo do tempo entre 2016 e 2020, mas outra fonte próxima de luz ultravioleta na mesma posição manteve o seu brilho. Esta fonte subjacente de emissão ultravioleta é o que a equipe propõe ser a companheira binária sobrevivente de SN 2013ge.
Anteriormente, os cientistas teorizavam que os ventos fortes de uma estrela progenitora massiva podiam fazer explodir o seu invólucro de hidrogênio gasoso, mas as evidências observacionais não corroboravam isso. Para explicar a desconexão, foram desenvolvidos teorias e modelos em que uma companheira binária desviava o hidrogênio.
Em observações anteriores da SN 2013ge, o Hubble viu dois picos na radiação ultravioleta, em vez de apenas o tipicamente visto na maioria das supernovas. Uma explicação para este aumento duplo de brilho era que o segundo pico mostrava quando a onda de choque atingia uma estrela companheira, uma possibilidade que agora parece muito mais provável. As observações mais recentes do Hubble indicam que embora a estrela companheira tenha sido significativamente atingida, incluindo o hidrogênio que desviou da sua companheira estelar, não foi destruída.
Ao contrário das supernovas que têm uma concha inchada de gás para iluminar, as progenitoras de supernovas totalmente despojadas do seu invólucro estelar exterior revelaram-se difíceis de identificar nas imagens pré-explosão. A companheira de SN 2013ge, Também uma estrela massiva, está destinada a explodir como supernova. A sua antiga parceira é agora provavelmente um objeto compacto, como uma estrela de nêutrons ou um buraco negro, e a companheira irá provavelmente também por este caminho.
A proximidade das estrelas companheiras originais determina se permanecem juntas após a fase supernova. Se a distância for demasiado grande, a companheira será atirada para fora do sistema para vaguear sozinha pela galáxia hospedeira, um destino que poderá explicar muitas supernovas aparentemente solitárias. Contudo, se as estrelas estiverem suficientemente próximas uma da outra durante a fase pré-supernova, vão continuar a orbitar-se uma à outra como buracos negros ou estrelas de nêutrons. Neste caso, acabariam por espiralar e fundir-se, criando ondas gravitacionais no processo.
Esta é uma perspetiva emocionante, pois as ondas gravitacionais são um ramo da astrofísica que apenas recentemente começou a ser explorado. São ondas ou ondulações no próprio tecido do espaço-tempo, previsto por Albert Einstein no início do século XX. As ondas gravitacionais foram observadas pela primeira vez pelo LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory).
A compreensão do ciclo de vida das estrelas massivas é particularmente importante porque todos os elementos pesados são forjados nos seus núcleos e através das suas supernovas. Estes elementos constituem grande parte do Universo observável, incluindo a vida tal como a conhecemos.
Os resultados foram publicados no periódico The Astrophysical Journal Letters.
Fonte: Space Telescope Science Institute
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