Misteriosa supernova desprovida de hidrogénio lança luz sobre morte violenta das estrelas

Impressão de artista de uma supergigante amarela num binário íntimo com uma estrela companheira azul de sequência principal.Crédito: Kavli IPMU / Aya Tsuboi

Uma curiosa estrela amarela pré-supernova fez com que os astrofísicos reavaliassem o que é possível durante a morte das estrelas mais massivas do nosso Universo. A equipa descreve a estrela peculiar num novo estudo publicado na revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. 

No final das suas vidas, estrelas frias e amarelas são tipicamente envoltas em hidrogénio, que esconde o interior azul e quente da estrela. Mas esta estrela amarela, localizada a 35 milhões de anos-luz da Terra no enxame galáctico de Virgem, misteriosamente não tinha esta camada crucial de hidrogénio no momento da explosão. 

"Nunca tínhamos visto este cenário," disse Charles Kilpatrick, pós-doutorado do CIERA (Center for Interdisciplinary Exploration and Research in Astrophysics) da Universidade Northwestern, que liderou o estudo. "Se uma estrela explodir sem hidrogénio, ela deve ser extremamente azul - muito, muito quente. É quase impossível para uma estrela ser tão fria sem ter hidrogénio na sua camada externa. Examinámos cada modelo estelar que pudesse explicar uma estrela como esta, e cada modelo requer que a estrela tivesse hidrogénio, o que, pela sua supernova, sabemos que não tinha. Isto estica o que é fisicamente possível." 

Imagens pelo Telescópio Espacial Hubble mostram o local da supernova 2019yvr 2,5 anos antes da explosão. Canto superior esquerdo: a própria supernova vista numa imagem obtida pelo Telescópio Gemini-Sul 72 dias após a explosão. Canto inferior esquerdo: uma ampliação da mesma área na imagem pré-explosão do Hubble, mostrando uma única fonte que parece ser a estrela progenitora de 2019yvr.Crédito: Charles Kilpatrick/Universidade Northwestern

Kilpatrick também é membro do levantamento YSE (Young Supernova Experiment), que usa o telescópio Pan-STARRS em Haleakalā, Hawaii, para avistar supernovas logo após a sua explosão. Depois do YSE ter detetado a supernova 2019yvr na galáxia espiral relativamente próxima NGC 4666, a equipa usou imagens obtidas pelo Telescópio Espacial Hubble da NASA, que felizmente já tinha observado esta secção do céu dois anos e meio antes da estrela explodir. 

"O que as estrelas massivas fazem antes de explodirem é um grande mistério não resolvido," disse Kilpatrick. "É raro ver este tipo de estrela logo antes de explodir como supernova." 

As imagens do Hubble mostram a fonte da supernova, uma estrela massiva fotografada apenas alguns anos antes da explosão. Vários meses depois da explosão, no entanto, Kilpatrick e a sua equipa descobriram que o material ejetado na explosão final da estrela parecia colidir com uma grande massa de hidrogénio. Isto levou a equipa a levantar a hipótese de que a estrela progenitora poderia ter expelido o hidrogénio alguns anos antes da sua morte. 

"Os astrónomos suspeitam que as estrelas sofrem erupções violentas nos anos que antecedem a supernova," disse Kilpatrick. "A descoberta desta estrela fornece algumas das evidências mais diretas já encontradas de que as estrelas passam por erupções catastróficas, que as fazem perder massa antes de uma explosão. Se a estrela sofria estas erupções, então provavelmente expulsou o seu hidrogénio várias décadas antes de explodir." 

No novo estudo, a equipa de Kilpatrick também apresenta outra possibilidade: uma estrela companheira menos massiva pode ter removido o hidrogénio da estrela progenitora da supernova. No entanto, a equipa não será capaz de procurar a estrela companheira até que o brilho da supernova diminua, o que pode levar até uma década. 

"Ao contrário do seu comportamento normal logo após a explosão, a interação do hidrogénio revelou que é uma espécie de supernova excêntrica," disse Kilpatrick. "Mas é excecional que tenhamos conseguido encontrar a sua estrela progenitora nos dados do Hubble. Daqui a quatro ou cinco anos, acho que seremos capazes de aprender mais sobre o que aconteceu."

Fonte: Astronomia OnLine