Astrônomos descobrem possível estrela indescritível por trás da supernova

Este é o conceito de um artista de uma estrela supergigante azul que já existiu dentro de um aglomerado de estrelas jovens na galáxia espiral NGC 3938, localizada a 65 milhões de anos-luz de distância. Ele explodiu como uma supernova em 2017, e fotos de arquivamento do Telescópio Espacial Hubble foram usadas para localizar a estrela progenitora condenada, como parecia em 2007. A estrela pode ter sido tão grande quanto 50 sóis e queimada a uma taxa furiosa, tornando-a mais quente e mais azul que o nosso sol. Estava tão quente que havia perdido as camadas externas de hidrogênio e hélio. Quando explodiu em 2017, os astrônomos classificaram-na como uma supernova do tipo Ic devido à falta de hidrogênio e hélio no espectro da supernova. Em um cenário alternativo (não mostrado aqui), um companheiro binário para a estrela massiva pode ter retirado suas camadas de hidrogênio e hélio.Créditos: NASA, ESA e J. Olmsted (STScI)

Finalmente, em 2017, os astrônomos tiveram sorte. Uma estrela próxima terminou sua vida como uma supernova do Tipo Ic. Duas equipes de astrônomos se debruçaram sobre o arquivo de imagens do Hubble para descobrir a suposta estrela precursora em fotos pré-explosão tiradas em 2007. A supernova, catalogada como SN 2017ein, apareceu perto do centro da galáxia espiral NGC 3938, localizada aproximadamente 65 milhões. anos luz de distância. Essa descoberta em potencial pode fornecer informações sobre a evolução estelar, incluindo como as massas de estrelas são distribuídas quando nascem em lotes. 

"Encontrar um progenitor legítimo de uma supernova Ic é um grande prêmio de busca por progenitores", disse Schuyler Van Dyk, do Instituto de Tecnologia da Califórnia (Caltech), em Pasadena, pesquisador-chefe de uma das equipes. "Agora temos pela primeira vez um objeto candidato claramente detectado." O trabalho de sua equipe foi publicado em junho no The Astrophysical Journal. Um artigo de uma segunda equipe, publicado na edição de 21 de outubro de 2018 do Monthly Notices da Royal Astronomical Society, é consistente com as conclusões da equipe anterior.

"Tivemos a sorte de a supernova estar próxima e muito brilhante, cerca de 5 a 10 vezes mais brilhante do que outras supernovas do tipo Ic, o que pode ter facilitado a descoberta do progenitor", disse Charles Kilpatrick, da Universidade da Califórnia, em Santa Cruz. o segundo time. "Os astrônomos observaram muitas supernovas do tipo Ic, mas estão todas muito longe para o Hubble resolver. Você precisa de uma dessas estrelas brilhantes e enormes em uma galáxia próxima para explodir. Parece que a maioria das supernovas Tipo Ic é menos massiva e, portanto. menos brilhante, e essa é a razão pela qual não conseguimos encontrá-los ".

Esta imagem do Telescópio Espacial Hubble da NASA da galáxia espiral vizinha NGC 3938 mostra a localização da supernova 2017ein, em um braço em espiral perto do núcleo brilhante. A estrela explodida é uma supernova do tipo Ic, supostamente detonada depois que sua estrela maciça derramou ou foi retirada de suas camadas externas de hidrogênio e hélio. Estrelas progenitoras para supernovas Tipo Ic têm sido difíceis de encontrar. Mas os astrônomos que examinam imagens arquivadas do Hubble podem ter descoberto a estrela que detonou como supernova 2017ein. A localização da estrela progenitora candidata é mostrada na caixa de saída esquerda na parte inferior, tirada em 2007. O objeto brilhante na caixa na parte inferior direita é uma imagem em close da supernova, tirada pelo Hubble em 2017, logo após a explosão estelar. NGC 3938 está a 65 milhões de anos-luz de distância na constelação da Ursa Maior.Créditos: NASA, ESA, S. Van Dyk (Caltech) e W. Li (Universidade da Califórnia)

Uma análise das cores do objeto mostra que ele é azul e extremamente quente. Com base nessa avaliação, ambas as equipes sugerem duas possibilidades para a identidade da fonte. O progenitor pode ser uma estrela solitária entre 45 e 55 vezes mais massiva que o nosso Sol. Outra ideia é que poderia ter sido um sistema massivo de estrelas binárias no qual uma das estrelas pesa entre 60 e 80 massas solares e a outra aproximadamente 48 sóis. Neste último cenário, as estrelas orbitam de perto e interagem umas com as outras. 

A estrela mais massiva é despojada de suas camadas de hidrogênio e hélio pelo companheiro próximo e, eventualmente, explode como uma supernova. A possibilidade de um sistema massivo de duas estrelas é uma surpresa. "Isso não é o que esperaríamos dos modelos atuais, que exigem sistemas progenitores binários interagindo com menor massa", disse Van Dyk. Expectativas sobre a identidade dos progenitores de supernovas do tipo Ic têm sido um enigma. Os astrônomos sabiam que as supernovas eram deficientes em hidrogênio e hélio, e inicialmente propuseram que algumas estrelas pesadas lançassem esse material em um vento forte (um fluxo de partículas carregadas) antes de explodirem. 

Quando eles não encontraram as estrelas progenitoras, que deveriam ter sido extremamente massivas e brilhantes, elas sugeriram um segundo método para produzir as estrelas explosivas que envolvem um par de estrelas binárias de baixa massa e baixa órbita. Neste cenário, a estrela mais pesada é despojada de seu hidrogênio e hélio por seu companheiro. Mas a estrela "despojada" ainda é massiva o suficiente para eventualmente explodir como uma supernova do Tipo Ic. 

"Desembaraçar esses dois cenários para produzir supernovas do tipo Ic afeta nossa compreensão da evolução estelar e da formação de estrelas, incluindo como as massas de estrelas são distribuídas quando nascem e quantas estrelas se formam em sistemas binários interativos", explicou Ori Fox, do Space. Instituto de Ciência do Telescópio (STScI) em Baltimore, Maryland, membro da equipe de Van Dyk. "E essas são perguntas que não apenas astrônomos estudando supernovas querem saber, mas todos os astrônomos estão atrás." 

As supernovas do tipo Ic são apenas uma classe de estrelas explosivas. Eles representam cerca de 20% das estrelas massivas que explodem a partir do colapso de seus núcleos.

As equipes alertam que não poderão confirmar a identidade da fonte até que a supernova desapareça em cerca de dois anos. Os astrônomos esperam usar o Hubble ou o próximo Telescópio Espacial James Webb da NASA para ver se a estrela progenitora desapareceu ou diminuiu significativamente. Eles também poderão separar a luz da supernova da das estrelas em seu ambiente para calcular uma medida mais precisa do brilho e da massa do objeto. 

O SN 2017ein foi descoberto em maio de 2017 pelos Observatórios Tenagra, no Arizona. Mas foi preciso uma resolução nítida do Hubble para identificar a localização exata da possível fonte. A equipe de Van Dyk fotografou a jovem supernova em junho de 2017 com a Wide Field Camera 3 do Hubble. Os astrônomos usaram essa imagem para identificar a estrela progenitora candidata aninhada em um dos braços espirais da galáxia hospedeira em fotos do Hubble feitas em dezembro de 2007 pela Wide Field Planetary. Câmara 2

O grupo de Kilpatrick também observou a supernova em junho de 2017 em imagens infravermelhas de um dos telescópios de 10 metros no Observatório WM Keck, no Havaí. A equipe analisou então as mesmas fotos arquivadas do Hubble que a equipe de Van Dyk para descobrir a possível fonte.

O Telescópio Espacial Hubble é um projeto de cooperação internacional entre a NASA e a ESA (Agência Espacial Européia). O Centro de Voos Espaciais Goddard, da Nasa, em Greenbelt, Maryland, administra o telescópio. O Instituto de Ciência do Telescópio Espacial (STScI) em Baltimore, Maryland, conduz operações científicas do Hubble. O STScI é operado pela NASA pela Associação de Universidades de Pesquisa em Astronomia, em Washington, DC 

Fonte: NASA