Uma equipe internacional que estuda dados do telescópio espacial de raios gama Fermi concluiu que a missão detectou a supernova SN 2017egm rara e incomumente luminosa.
© SDSS (supernova SN 2017egm)
A supernova superluminosa SN 2017egm foi descoberta pela missão Gaia da ESA no dia 23 de maio de 2017. Explodiu numa enorme galáxia espiral barrada conhecida como NGC 3191, mostrada à esquerda antes da explosão. A imagem à direita, captada a 1 de julho de 2017, mostra a supernova brilhando mais do que toda a galáxia.
Os pesquisadores afirmam que a supernova SN 2017egm provavelmente obteve a sua energia de uma estrela de nêutrons muito magnetizada, nascida do colapso estelar que desencadeou a explosão.
A missão Fermi faz parte da frota de observatórios da NASA que monitora as mudanças no cosmos para ajudar a humanidade a compreender melhor como o Universo funciona. Durante quase 20 anos, os astrônomos têm procurado nos dados do Fermi sinais de raios gama provenientes de milhares de supernovas e, embora tenham sido relatadas algumas pistas intrigantes, nenhuma era definitiva até agora.
As supernovas de colapso do núcleo ocorrem quando o centro produtor de energia de uma estrela com uma massa muitas vezes superior à do nosso Sol fica sem combustível, colapsa sob o seu próprio peso e explode. Durante o colapso, pode formar-se uma estrela de nêutrons do tamanho de uma cidade ou um buraco negro ainda menor. Uma onda de choque expulsa o resto da estrela, que se expande rapidamente como uma nuvem quente e densa de gás ionizado.
Nas últimas duas décadas, foram identificadas cerca de 400 excepcionais supernovas de colapso do núcleo. Cada um destes eventos, denominados supernovas superluminosas, produziu 10 ou mais vezes a quantidade de luz visível normalmente observada. Em 2024, um estudo observou que o LAT (Large Area Telescope) do Fermi pode ter detectado raios gama, a forma mais energética de luz, provenientes de uma supernova superluminosa que ocorreu anos antes.
Denominada SN 2017egm, esta explosão superpotente ocorreu na galáxia NGC 3191, localizada a cerca de 440 milhões de anos-luz de distância na direção da constelação da Ursa Maior. Mesmo a esta distância, a explosão continua sendo uma das mais próximas do seu tipo.
Os pesquisadores procuraram raios gama provenientes das seis supernovas superluminosas mais próximas observadas durante os primeiros 16 anos da missão do Fermi, e apenas SN 2017egm apresenta indícios de raios gama, confirmando sugestões anteriores de que algumas supernovas podem ser tão luminosas em raios gama como o são no visível.
Os teóricos têm debatido as possíveis fontes de energia que conferem a estas explosões a sua força adicional. No topo da lista está a formação de um magnetar, um tipo de estrela de nêutrons com os campos magnéticos mais intensos que se conhecem, até 1.000 vezes a intensidade das estrelas de nêutrons típicas. É 10 trilhões de vezes mais forte do que um típico ímã que se coloca num frigorífico.
A equipe realizou uma análise mais aprofundada das características ópticas e de raios gama observadas na supernova para comparar a capacidade de diferentes modelos teóricos em reproduzi-las. Um modelo desenvolvido rastreou a forma como a luz e as partículas produzidas por um magnetar recém-formado se deslocariam para o exterior e interagiriam com os detritos em expansão da supernova.
Os cientistas esperam que um magnetar recém-formado gire algumas centenas de vezes por segundo. Esta rotação rápida produz um forte fluxo de elétrons e pósitron, as suas contrapartes de antimatéria, que forma uma vasta nuvem de partículas energéticas. Dentro desta nuvem, denominada nebulosa de vento de magnetar, várias interações alimentam a produção e a absorção de raios gama. Por exemplo, um elétron e um pósitron podem aniquilar-se, formando um par de fótons de raios gama, ou dois raios gama podem colidir e produzir as partículas.
Desta e de outras formas, os raios gama interagem com os detritos da supernova. Incapazes de escapar diretamente, são reprocessados, convertidos em luz visível de menor energia, o que confere à supernova um aumento adicional de luminosidade.
Os pesquisadores sugerem que processos adicionais provavelmente desempenharam papéis importantes durante o longo desvanecimento de SN 2017egm. Estes incluem detritos caindo de volta sobre o magnetar e interações entre a onda de choque e a matéria ejetada pela estrela nos séculos anteriores ao seu colapso.
A equipe também analisou a capacidade de uma nova instalação terrestre de detecção de raios gama, o CTAO (Cherenkov Telescope Array Observatory), para detectar eventos como SN 2017egm. Segundo eles, com cerca de 50 horas de tempo de observação, seria possível detectar uma supernova semelhante a uma distância de cerca de 500 milhões de anos-luz.
A compreensão de fenômenos como SN 2017egm irá melhorar graças à cooperação entre essas instalações e a frota de observatórios espaciais da NASA que monitoram mudanças rápidas no Universo. O mecanismo do motor central do magnetar baseia-se em muitos avanços observacionais e teóricos sobre magnetares ao longo dos últimos 20 anos. A observação de raios gama provenientes de supernovas irá proporcionar uma nova forma de explorar o seu funcionamento interno.
Um artigo foi publicado no periódico Astronomy & Astrophysics.
Fonte: NASA