O que torna Supernovas Super- luminosas?

Uma nova técnica dá aos astrônomos uma visão mais detalhada do que faz com que algumas carnificinas estelares sejam incrivelmente luminosas.

Uma estrela explodindo típica gera até um bilhão de luz do Sol em seu pico. Mas as chamadas supernovas superluminosas estão em uma classe rara, brilhando centenas de vezes mais que suas primas "comuns". Qual mecanismo alimenta essas explosões superpotentes?

Um estudo recente usa uma nova abordagem para responder a essa pergunta. Na Nature 's Astronomy desegunda-feira, Ragnhild Lunnan (Universidade de Estocolmo, Suécia e Caltech) e seus colegas relatam uma análise detalhada de supernova superlova iPTF16eh, descoberta pela Palomar Transient Factory em dezembro de 2015. É uma das supernovas mais luminosas conhecidas (embora não bater o recordista descoberto em 2015). Mais importante ainda, esta supernova mostra uma assinatura em seu espectro que os astrônomos nunca viram antes.

Quando esta estrela foi supernova, a luz da explosão refletiu-se em uma espessa esfera de gás em torno da estrela, produzindo uma linha de emissão que os astrônomos rastrearam no ano seguinte à erupção inicial. "A maioria dos ecos de luz que estudamos até agora eram refletidos pela poeira localizada muito longe da supernova", diz Nathan Smith (Universidade do Arizona). Mas neste caso, a luz ressoou perto do gás, fornecendo detalhes íntimos sobre sua destruição.

Acontece que o casulo gasoso está se expandindo tão rapidamente - 3.300 quilômetros por segundo, ou 7 milhões de mph - que deve ser o resultado de uma ejeção explosiva, ao invés do tipo de vento constante que precede a morte de outras estrelas massivas. Lunnan e seus colegas argumentam que essa ejeção, que ocorreu cerca de 30 anos antes de toda a estrela explodir, aponta para uma causa particular de morte: um evento de instabilidade de um par pulsante .

Como estrelas com mais de 100 Suns ficam sem combustível para queimar em seus núcleos, as coisas começam a dar errado. Em vez de fundir elementos em seus núcleos, essas estrelas começam a produzir pares de elétrons e seus parceiros de antimatéria, os pósitrons. Como a produção de pares retira energia do sistema de suporte da estrela, ela faz com que o núcleo imploda, o que, por sua vez, induz a fusão nuclear. Em estrelas realmente massivas - aquelas com mais de 130 massas solares - isso é suficiente para causar “desmontagem rápida e não programada”.

Mas em estrelas entre 100 e 130 massas solares, os resultados explosivos não são tão imediatos. Em vez disso, essa estrela de massa média pulsa, alternadamente implodindo e queimando, antes de passar por colapso do núcleo de horas a milhares de anos depois. As pulsações podem ejetar uma enorme quantidade de massa, e os pesquisadores argumentam que uma ejeção de 10 massas solares de uma estrela de 115 massas solares coincide com as observações.

Mas, Smith adverte, "isso não exclui necessariamente outras possibilidades". Ele explica que o cenário de instabilidade do par pulsacional faz uma variedade tão grande de previsões que é consistente com as observações de muitas supernovas. Mas outras ideias ainda são possíveis: por exemplo, a estrela pode ter sido um magnetar, com um campo magnético extremamente forte que ampliou as conseqüências de seu colapso. Concedido, o cenário magnetar não prevê a ejeção explosiva de material 30 anos antes da supernova - mas isso não significa que isso não possa acontecer, argumenta Smith.

Uma única explicação provavelmente não será suficiente para todas as supernovas superluminosas - elas simplesmente exibem muita variedade. Mas agora os astrônomos têm uma nova ferramenta em sua caixa de ferramentas para explorar a carnificina estelar.

Fonte: https://www.skyandtelescope.com