"Somos feitos de material das estrelas", disse o famoso astrônomo Carl Sagan.
© Chandra/SDSS (a galáxia NGC 7331 no visível e a supernova SN 2014C)
Esta imagem, no visível, obtida pelo SDSS (Sloan Digital Sky Survey), mostra na região central a galáxia espiral NGC 7331, onde foi observada a invulgar supernova SN 2014C.
As reações nucleares que ocorreram em estrelas antigas produziram grande parte do material que compõe os nossos corpos, o nosso planeta e o nosso Sistema Solar. Quando as estrelas explodem em mortes violentas chamadas supernovas, estes elementos recém-formados escapam e espalham-se pelo Universo.
Uma supernova, em particular, está desafiando os modelos astronômicos de como as explosões estelares distribuem os seus elementos. A supernova SN 2014C mudou dramaticamente de aparência ao longo de um ano, aparentemente porque tinha expelido uma grande quantidade de material no final da sua vida. Isto não é compatível com qualquer categoria reconhecida de como uma explosão estelar deve acontecer. Para tentar explicar isto, os cientistas devem reconsiderar as ideias estabelecidas sobre como as estrelas massivas vivem as suas vidas antes de explodir.
"Esta 'supernova camaleão' pode representar um novo mecanismo de como as estrelas massivas fornecem elementos produzidos nos seus núcleos para o resto do Universo," afirma Raffaella Margutti, professora assistente de física e astronomia na Universidade Northwestern em Evanston, no estado norte-americano de Illinois.
As explosões estelares são classificadas com base na presença ou ausência de hidrogênio durante o evento. Embora as estrelas comecem as suas vidas fundindo hidrogênio em hélio, as grandes estrelas que se aproximam da fase de supernova esgotaram o hidrogênio como forma de combustível. As supernovas que têm muito pouco hidrogênio são chamadas Tipo I. Aquelas que não têm uma abundância de hidrogênio, mais raras, são chamadas Tipo II.
Mas SN 2014C, descoberta em 2014 numa galáxia espiral a aproximadamente 36 a 46 milhões de anos-luz de distância, é diferente. Ao observá-la em comprimentos de onda ópticos com vários telescópios terrestres, concluiu-se que a SN 2014C tinha-se transformado de uma supernova do Tipo I para uma supernova do Tipo II após o colapso do seu núcleo, conforme relatado num estudo de 2015 liderado por Dan Milisavljevic do Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics em Cambridge, Massachusetts, EUA. As observações iniciais não detectaram hidrogênio, mas, após mais ou menos um ano, ficou claro que as ondas de choque propagadas pela explosão estavam atingindo uma concha de material dominado por hidrogênio fora da estrela.
No novo estudo, o satélite NuSTAR (Nuclear Spectroscopic Telescope Array) da NASA, com a sua capacidade única para observar radiação na faixa mais energética dos raios X, permitiu a observação de como a temperatura dos elétrons acelerados pelo choque da supernova mudou ao longo do tempo. Esta medição possibilitou estimar a rapidez com que a supernova está se expandindo e a quantidade de material na concha externa.
Para criar esta concha, a SN 2014C fez algo verdadeiramente misterioso: expeliu uma grande quantidade de material, principalmente hidrogênio, mas também elementos mais pesados, décadas a séculos antes de explodir. De fato, a estrela libertou o equivalente à massa do Sol. Normalmente, as estrelas não expulsam material tão tarde na sua vida.
"A expulsão tardia deste material é provavelmente uma maneira das estrelas partilharem elementos, que produzem durante as suas vidas, de volta para o seu ambiente," comenta Margutti, membro do Center for Interdisciplinary Exploration and Research in Astrophysics da Universidade Northwestern.
Os observatórios Chandra e Swift da NASA também foram usados para obter uma imagem da evolução da supernova. A coleção de observações mostrou que, surpreendentemente, a supernova aumentou de brilho em raios X após a explosão inicial, demonstrando que devia haver uma concha de material, anteriormente expelida pela estrela, que as ondas de choque atingiram.
© Chandra (a galáxia NGC 7331 em raios X e a supernova SN 2014C)
Esta imagem do observatório de raiosX Chandra da NASA mostra a galáxia espiral NGC 7331, numa imagem em raios X a três cores. Os tons vermelho, verde e azul são usados para raios X de baixa, média e alta energia, respetivamente. A supernova incomum SN 2014C, foi avistada nesta galáxia, indicada pela caixa.
Porque é que uma estrela jogaria fora tanto hidrogênio antes de explodir?
Uma teoria é que há algo que falta na nossa compreensão das reações nucleares que ocorrem nos núcleos de estrelas massivas propensas a explodirem como supernova. Outra possibilidade é que a estrela não morreu sozinha; uma estrela companheira num binário poderá ter influenciado a vida e morte invulgar da progenitora da SN 2014C. Esta segunda teoria encaixa na observação de que cerca de 7 em cada 10 estrelas gigantes têm companheiras.
O estudo sugere que deve ter atenção às vidas das estrelas massivas nos séculos antes de explodirem. Os astrônomos vão continuar monitorando as consequências desta supernova desconcertante.
"A noção de que uma estrela pode expelir uma quantidade tão grande de matéria num curto espaço de tempo é completamente nova," comenta Fiona Harrison, pesquisadora principal do NuSTAR no Caltech, Pasadena, EUA. "Está desafiando as nossas ideias fundamentais de como as estrelas evoluem e, eventualmente, explodem, distribuindo os elementos químicos necessários para a vida."
Um estudo sobre a supernova SN 2014C foi publicado esta semana na revista The Astrophysical Journal.
Fonte: California Institute of Technology
