O Enigma das Supernovas - (1a Parte)

Supernova Cassiopéia, foto pela NASA Goddard Space Flight Center

 

Algumas estrelas terminam os seus dias como supernovas, um violento fenómeno durante o qual se produz uma poderosa emissão de energia. Chegam a gerar, por vezes, um fulgor mais intenso do que o brilho de uma galáxia inteira. No extravagante universo que habitamos, talvez nenhum outro objeto cósmico seja tão excêntrico como as estrelas explosivas conhecidas por “supernovas”. Embora muito já tenha sido escrito sobre as suas variantes e propriedades, os astrónomos que as estudam continuam a deparar com todo o género de surpresas e mistérios. 

De facto, foram apresentados, no ano passado, alguns estudos inovadores sobre esses fenómenos, e entrou em órbita o telescópio espacial NuSTAR (Nuclear Spectroscopic Telescope Array), através do qual a NASA espera poder mapear, através de raios X de alta energia, as explosões que constituem o canto do cisne das supernovas.

 

As estrelas como o Sol, de relativamente pouca massa, envelhecem com dignidade e morrem sem causar grande alvoroço, milhares de milhões de anos depois de terem nascido. Algumas transformam-se em buracos negros ou estrelas de neutrões. Contudo, os astros que possuem uma massa entre dez e 200 vezes superior à do Sol recusam-se a partir sem chamar a atenção. Assim, na deflagração catastrófica que se produz no seu ocaso, expulsam sucessivas camadas de si próprios à velocidade da luz e em todas as direções. 

A explosão pode brilhar com extraordinária intensidade durante dias, semanas ou mesmo meses. Porém, os restos da supernova perduram durante séculos, como se se tratasse de uma relíquia. Além disso, incentivam a evolução química das galáxias, pois irrompem entre elas, perturbando a poeira e o gás cósmicos onde se encontram as gerações seguintes de estrelas. Mais cedo ou mais tarde, no universo, tudo se recicla.

 

Fábricas de elementos - A matéria que se encontra no interior desses astros explosivos aquece de tal forma que sofre uma fusão nuclear, o que dá origam a novos elementos pesados a partir dos elementos mais leves. Muitos dos recém-forjados, como o cobalto ou o níquel, acabam por experimentar uma desintegração radioativa e transformam-se em ferro. Outro elemento especialmente importante encontrado nas supernovas é o titânio. A desintegração do Ti44, um dos seus isótopos, produz raios X de elevada energia, passíveis de serem detetados pelos sensores do NuSTAR. Estes possuem a forma de lentes cilíndricas concêntricas, que surgem montadas como se fossem camadas de cebola sobrepostas ao estilo das bonecas russas. O telescópio espacial está equipado com duas unidades deste tipo, cada qual formada por 133 camadas.

 

“O aparecimento de Ti44 numa supernova exige uma certa combinação de energia, pressão e matéria, e produz-se a uma determinada profundidade no interior da estrela”, explica Fiona Harrison, professora de física e astronomia do Instituto Tecnológico da Califórnia. “Tudo o que se encontra abaixo desse ponto sucumbe à força da gravidade e colapsa para dentro, formando um buraco negro. Contudo, o que existe acima dessa zona em que se encontra o Ti44 é expulso para o exterior durante a explosão. Isto é, a forma como esse isótopo surge distribuído dentro da nuvem de restos fossilizados da supernova pode dizer-nos muito sobre o que aconteceu durante a explosão da estrela original.”

 

Por exemplo, se a missão NuSTAR acabar por determinar que o titânio não se encontra disperso de forma uniforme, seria um sinal de que o astro entrou em colapso de forma assimétrica. Por outras palavras, em algumas zonas, produziu-se uma maior expulsão de matéria para o exterior, enquanto noutras ocorreu um colapso gravitacional para dentro mais acentuado. Em consequência de todo esse processo, surgiu uma supernova que esteve à beira de explodir, mas não o fez. Este tipo de observações em física nuclear de altas energias só pode ser realizado diretamente no espaço. 

Não existe, simplesmente, um laboratório na Terra onde se possa reproduzir semelhantes condições extremas. Embora os especialistas se contentem, em geral, em observar as nebulosas de restos de supernovas, o sonho de muitos astrónomos é poder observar o momento preciso em que explode, ou, pelo menos, presenciar o brilho residual da explosão. Esta oportunidade deparou-se, em 2007, a uma equipa de investigadores dirigida por Avishay Gal-Yam, do Departamento de Física de Partículas e Astrofísica do Instituto Weizmann de Ciências, em Israel.

 

Batizada com o nome SN 2007bi, tratou-se do óbito de uma das estrelas mais massivas descobertas até hoje: um objeto descomunal cuja massa poderia ter sido 200 vezes superior à do Sol. Ironicamente, encontrava-se numa galáxia de tamanho insignificante. Tais astros supermassivos foram alguns dos primeiros a formar-se nas primeiras etapas do universo. Por isso, a sua explosão pode ser fundamental para compreendermos como se distribuíram pelo cosmos os elementos químicos.

 Fonte: SUPER