Identificado o primeiro sistema progenitor de uma quilonova

Utilizando dados do telescópio SMARTS no CTIO (Cerro Tololo Inter-American Observatory), um programa do NOIRLab, astrônomos descobriram o primeiro exemplo de um tipo fenomenalmente raro de sistema estelar binário.

© CTIO / NOIRLab (ilustração de sistema estelar gerador de quilonova)

Um sistema que tem todas as condições adequadas para eventualmente desencadear uma quilonova, a explosão ultrapotente, produtora de ouro, criada pela fusão de estrelas de nêutrons. Tal arranjo é tão raro que se pensa existirem apenas cerca de 10 sistemas deste tipo em toda a Via Láctea. 

Este sistema incomum, conhecido como CPD-29 2176, está localizado a cerca de 11.400 anos-luz da Terra. Foi identificado pela primeira vez pelo Observatório Neil Gehrels Swift da NASA. Observações posteriores com o telescópio SMARTS de 1,5 metros permitiram aos astrônomos deduzir as características orbitais e os tipos de estrelas que compõem este sistema constituído por uma estrela de nêutrons criada por uma supernova "ultradespojada" e uma estrela massiva em órbita próxima que está no processo de se tornar ela própria numa supernova ultradespojada. 

Uma supernova ultradespojada é a explosão, no final da sua vida, de uma estrela massiva que teve grande parte da sua atmosfera exterior despojada por uma estrela companheira. Esta classe de supernova não tem a força explosiva de uma supernova tradicional, que de outra forma "chutaria" uma companheira estelar próxima para fora do sistema.

© CTIO / NOIRLab (infográfico da evolução do sistema estelar binário)

Este infográfico ilustra a evolução do sistema estelar CPD-29 2176, o primeiro progenitor de quilonova confirmado. 

• Etapa 1: duas enormes estrelas azuis formam-se num sistema estrelar binário; 
• Etapa 2: a maior das duas estrelas aproxima-se do fim da sua vida; 
• Etapa 3: a menor das duas estrelas extrai material da sua companheira maior e mais madura, despojando-a de grande parte da sua atmosfera exterior; 
• Etapa 4: a estrela maior forma uma supernova ultradespojada, a explosão, no final da vida, de uma estrela com menos "disparo" do que uma supernova mais tradicional; 
• Etapa 5: como atualmente observado pelos astrônomos, a estrela de nêutrons resultante da supernova anterior começa a sugar o material da sua companheira, invertendo o cenário do binário; 
• Etapa 6: com a perda de grande parte da sua atmosfera exterior, a estrela companheira também sofre uma supernova ultradespojada. Esta fase acontecerá daqui a cerca de um milhão de anos; 
• Etapa 7: um par de estrelas de nêutrons em íntima órbita mútua permanece agora onde outrora existiam duas estrelas massivas; 
• Etapa 8: as duas estrelas de nêutrons entram em espiral uma em direção à outra, perdendo energia orbital como tênue radiação gravitacional; 
• Etapa 9: a fase final deste sistema, à medida que ambas as estrelas de nêutrons colidem, produzindo uma poderosa quilonova, a fábrica cósmica de elementos pesados no nosso Universo.

Para além de representar a descoberta de algo incrivelmente raro, o estudo de sistemas progenitores de quilonovas como este pode ajudar os astrônomos a desvendar o mistério de como estes eventos se formam, fornecendo informações sobre a origem dos elementos mais pesados do Universo.

Embora este sistema tenha tudo para eventualmente formar uma quilonova, caberá aos astrônomos do futuro estudar este evento. Será necessário pelo menos um milhão de anos para que a estrela massiva termine a sua vida como uma explosão de supernova e deixe para trás uma segunda estrela de nêutrons. Este novo remanescente estelar e a estrela de nêutrons pré-existente terão então de se aproximar gradualmente numa dança cósmica, perdendo lentamente a sua energia orbital como radiação gravitacional.

Quando eventualmente se fundirem, a explosão de quilonova resultante produzirá ondas gravitacionais muito mais poderosas e deixará para trás uma grande quantidade de elementos pesados, incluindo prata e ouro.

Um artigo foi publicado na revista Nature. 

Fonte: NOIRLab