Estrelas exiladas explodem longe de casa

Impressão de artista de uma supernova do Tipo Ia a explodir na região entre galáxias num grande enxame galáctico, uma das quais é visível à esquerda. Crédito: Dr. Alex H. Parker, NASA e SDSS

Imagens nítidas obtidas pelo Telescópio Espacial Hubble confirmam que três supernovas descobertas há vários anos atrás explodiram no vazio escuro do espaço intergaláctico, tendo sido arremessadas das suas galáxias-mãe milhões ou milhares de milhões de anos antes. A maioria das supernovas são descobertas dentro de galáxias que contêm centenas de milhares de milhões de estrelas, uma das quais pode explodir por século e por galáxia.

No entanto, estas supernovas solitárias foram encontradas entre galáxias em três grandes enxames com vários milhares de galáxias cada. As vizinhas mais próximas das estrelas estavam provavelmente a 300 anos-luz de distância, quase 100 vezes mais distantes que o nosso vizinho estelar mais próximo, Proxima Centauri, a 4,24 anos-luz de distância. Estas supernovas raras e solitárias fornecem uma pista importante para o que existe nos vastos espaços vazios entre as galáxias e podem ajudar os astrónomos a compreender como é que os enxames de galáxias se formaram e evoluíram ao longo da história do Universo.

As estrelas solitárias lembraram à líder do estudo, Melissa Graham da Universidade da Califórnia em Berkeley, pós-doutorada e fã ávida de ficção científica, a estrela fictícia Thrial que, no romance "Against a Dark Background" do autor Iain Banks, está a um milhão de anos-luz de qualquer outra estrela. Um dos seus planetas habitados, Golter, tem um céu noturno quase sem estrelas. Quaisquer planetas nestas estrelas intraenxame - estrelas velhas e compactas que explodiram em supernovas do Tipo Ia - foram, sem dúvida, destruídos pelas explosões. Mas, tal como Golter, teriam tido um céu noturno quase sem estrelas brilhantes. A densidade de estrelas intraenxame é cerca de um milionésimo do que vemos da Terra.

"Teria sido de facto um fundo bastante escuro," comenta, "povoado apenas pelas ocasionais manchas ténues e difusas dos membros galácticos mais próximos e brilhantes." Graham e colegas - David Sand da Universidade do Texas em Lubbock, EUA, Dennis Zaritsky da Universidade do Arizona em Tucson e Chris Pritchet da Universidade de Victoria na Columbia Britânica - relataram a sua análise das três estrelas num artigo apresentado no passado dia 5 de junho durante uma conferência sobre supernovas na Universidade Estatal da Carolina do Norte em Raleigh, EUA. O artigo também foi aceite para publicação na revista The Astrophysical Journal.

Enxames de milhares de galáxias

O novo estudo confirma a descoberta, entre 2008 e 2010, de três supernovas aparentemente não pertencentes a nenhuma galáxia pelo estudo MENeaCS (Multi-Epoch Nearby Cluster Survey) do Telescópio do Canadá-França-Hawaii (sigla CFHT, em inglês) em Mauna Kea, Hawaii. O CFHT foi capaz de descartar galáxias fracas como hospedeiras destas supernovas. Mas a câmara ACS (Advanced Camera for Surveys) do Hubble é 10 vezes melhor em termos de sensibilidade e resolução. As imagens mostram claramente que as supernovas explodiram no espaço vazio, longe de qualquer galáxia. Portanto, pertencem a uma população de estrelas solitárias que existem na maioria, se não em todos, os enxames de galáxias.

Apesar das estrelas e das supernovas residirem normalmente em galáxias, um estudo recente determinou que as galáxias situadas em enxames gigantescos sofrem forças gravitacionais que afastam cerca de 15% das estrelas. Os enxames têm tanta massa, porém, que as estrelas deslocadas permanecem gravitacionalmente ligadas dentro das regiões escassamente povoadas entre as galáxias. Uma vez dispersas, estas estrelas solitárias são demasiado fracas para serem observadas individualmente, a não ser que expludam como supernovas. Graham e colegas estão à procura de supernovas brilhantes no espaço entre as galáxias para determinar a população de estrelas invisíveis. Esta informação fornece pistas sobre a formação e evolução de estruturas a grande escala no Universo.

"Nós fornecemos a melhor evidência, até agora, de que as estrelas intraenxame realmente explodem como supernovas do Tipo Ia," acrescenta Graham, "e confirmámos que as supernovas sem galáxia podem ser usadas para rastrear a população de estrelas intraenxame, o que é importante para alargar esta técnica até enxames mais distantes."

Graham e colegas também descobriram que uma quarta explosão estelar, observada pelo CFHT, parece estar dentro de uma região vermelha e redonda que poderá ser uma galáxia pequena ou um enxame globular. Se a supernova fizer realmente parte de um enxame globular, é a primeira vez que uma supernova foi confirmada a explodir dentro destes aglomerados densos com menos de um milhão de estrelas. Todas as quatro supernovas estão em enxames galácticos a menos de mil milhões de anos-luz da Terra. Tendo em conta que existem muito menos estrelas em enxames globulares [do que em galáxias], apenas uma pequena fração das supernovas pode ocorrer em enxames globulares," comenta Graham.

"Este pode ser o primeiro caso confirmado e poderá indicar que a fração de estrelas que explodem como supernovas é maior tanto em galáxias de pequena massa como em enxames globulares. Graham realça que a maioria dos modelos teóricos para as supernovas do Tipo Ia envolvem um sistema binário, por isso é provável que as estrelas em explosão fizessem parte de um sistema duplo.

"No entanto, não é nenhuma história de amor," explica. "A companheira ou era uma anã branca com menos massa, que eventualmente chegou muito perto e tragicamente fragmentou-se num anel posteriormente canibalizado pela estrela principal, ou era uma estrela normal a partir da qual a anã branca primária roubou gás das suas camadas exteriores. De qualquer maneira, esta transferência de material fez com que a componente principal se tornasse instável em massa e explodisse como uma supernova do Tipo Ia."

Fonte: Astronomia Online