Novo tipo de supernova é descoberta por astrônomos

 Nova pesquisa confirma previsão feita pelo astrônomo Ken'ichi Nomoto, da Universidade de Tóquio

Captura da supernova SN 2018zd feita pelo telescópio Hubble Foto: Divulgação/NASAS/STScI/J. DePasquale e Las Cumbres Observatory

Cientistas descobriram um novo tipo de supernova, ou explosão estelar, o que oferece uma nova visão do intenso ciclo de vida das estrelas. A nova pesquisa, focada na supernova 2018zd, confirma uma previsão feita pelo astrônomo da Universidade de Tóquio, Ken'ichi Nomoto, há mais de 40 anos. Os novos avanços na descoberta começaram a se desenhar em março de 2018, no Japão, quando o astrônomo amador Koichi Itagaki observou a supernova 2018zd, incentivando os astrônomos a usar telescópios para estudá-la cerca de três horas após sua ocorrência. 

A supernova aconteceu a cerca de 31 milhões de anos-luz da Terra, e imagens de arquivo dos telescópios espaciais Hubble e Spitzer permitiram aos cientistas ver a estrela enfraquecida antes da explosão. Essa foi a primeira vez que os astrônomos puderam ver uma estrela como essa antes e depois de se tornar uma supernova. 

A principal força que evita que as estrelas entrem em colapso sob o peso de sua própria gravidade é a energia em seu núcleo. Normalmente, as supernovas ocorrem de duas formas. No primeiro tipo de supernova, a de colapso do núcleo, uma estrela gigantesca (com mais de 10 vezes a massa do Sol) consome toda a sua energia, e seu núcleo entra em colapso, resultando em um buraco negro ou um remanescente denso, chamado estrela de nêutrons. 

O outro tipo é chamado de supernova termonuclear, e ocorre quando uma anã branca (remanescente de uma estrela menos massiva, geralmente com menos de oito vezes a massa do Sol) explode após atrair matéria de uma estrela vizinha. 

Mas o que acontece com uma estrela de oito a 10 vezes a massa do Sol, como a estrela envolvida na supernova 2018zd? A questão é que elas explodem de uma forma um pouco diferente. 

Este terceiro tipo, não observado anteriormente, é conhecido como supernova de captura de elétrons, e foi originalmente descrita por Nomoto em 1980. À medida que o núcleo da estrela perde energia, as forças gravitacionais empurram os elétrons do núcleo e os fundem com os núcleos atômicos. Essa queda repentina na pressão dos elétrons provoca um colapso, e a estrela se dobra sob seu próprio peso. O que sobra é uma densa estrela de nêutrons, com um pouco mais de massa do que o Sol. 

O estudo baseado na nova pesquisa foi publicado  segunda-feira (28) na revista Nature Astronomy. 

"Uma das principais questões da astronomia é comparar como as estrelas evoluem e morrem", disse, em comunicado, Stefano Valenti, coautor do estudo e professor de física e astronomia da Universidade da Califórnia em Davis. "Ainda faltam muitos links, o que torna isso tudo muito interessante". 

O que é uma supernova de captura de elétrons

Daichi Hiramatsu, um estudante de pós-graduação da Universidade da Califórnia em Santa Bárbara, e do Observatório Las Cumbres, nos Estados Unidos, liderou uma equipe de pesquisadores que reuniu dados sobre a supernova 2018zd durante dois anos depois que ela foi observada pela primeira vez. Quanto mais dados eles coletavam, mais percebiam que esse podia ser o primeiro exemplo de uma supernova de captura de elétrons. 

A teoria de Nomoto sobre essas supernovas sugere que elas carregam uma assinatura química incomum depois de ocorrer, o que os pesquisadores observaram nos dados da 2018zd. O fenômeno também atendia a outros cinco critérios da teoria de Nomoto necessários para o tipo de supernova proposto. 

Estes incluem uma forte perda de massa antes da supernova, uma explosão fraca, baixa radioatividade, um núcleo rico em elementos como oxigênio, neon e magnésio, e uma estrela maciça de ramos gigantes super assintóticos (SAGB). Essas estrelas SAGB, que são raras, são estrelas vermelhas gigantes, velhas e inchadas. 

"Começamos nos perguntando 'o que é essa coisa esquisita?' Em seguida, examinamos todos os aspectos da supernova 2018zd, e percebemos que todos eles podem ser explicados no escopo de captura de elétrons", afirmou Hiramatsu. Como essas estrelas existem em uma faixa de massa limitada, elas não são leves o suficiente para evitar o colapso de seus núcleos, mas também não são pesadas o bastante para criar elementos mais pesados que prolongam a vida, como o ferro. 

"Este é o caso mais conhecido dessa categoria de supernovas, que está na faixa de massa entre uma explosão de uma anã branca e o núcleo de ferro de uma estrela massiva que colapsa, ricocheteia e leva a uma explosão, a chamada supernova de colapso de núcleo", comentou, em comunicado, Alex Filippenko, professor de astronomia da Universidade da Califórnia em Berkeley. "Este estudo aumenta significativamente nossa compreensão dos estágios finais da evolução estelar". 

Filippenko acrescentou que o fato de os pesquisadores terem acesso às imagens do Hubble, mostrando a estrela antes e depois da explosão, os ajudou a confirmar o tipo de supernova que ocorreu. 

Além disso, esse tipo de supernova é provavelmente responsável por uma nebulosa que iluminou os céus há quase mil anos, de acordo com os cientistas. 

A criação da Nebulosa do Caranguejo

Em 1054, uma supernova ocorreu na Via Láctea, e era tão brilhante que pôde ser vista no céu durante o dia ao redor do mundo por 23 dias, permanecendo visível no céu noturno por quase dois anos. 

O resultado dessa supernova foi a famosa Nebulosa do Caranguejo, motivo de fascinação ao longo dos anos para os astrônomos que, a partir desse novo estudo, acreditam que ela tenha sido criada por uma supernova de captura de elétrons. 

Embora a Nebulosa do Caranguejo tenha sido considerada o exemplo mais conhecido de supernova de captura de elétrons, caso o fenômeno existisse, ainda havia dúvidas, pois o evento aconteceu há muito tempo. 

O brilho da supernova foi provavelmente aumentado pela colisão de material descarregado pela explosão com materiais previamente liberados pela estrela - algo também testemunhado durante a supernova 2018zd. 

"Estou muito feliz que a supernova de captura de elétrons tenha sido finalmente descoberta, algo que meus colegas e eu, há 40 anos, previmos existir e ter uma conexão com a Nebulosa do Caranguejo", comemorou, em nota, Nomoto. "Agradeço muito os grandes esforços envolvidos na obtenção dessas observações. Isso representa a maravilhosa combinação de observações e teorias". 

"Foi um momento ‘Eureka' para todos nós poder contribuir para fechar um ciclo teórico de 40 anos e para mim pessoalmente, porque minha carreira na astronomia começou quando olhei para as impressionantes fotos do Universo na biblioteca do colégio, e uma delas era a icônica Nebulosa do Caranguejo, tirada pelo Telescópio Espacial Hubble", acrescentou Hiramatsu. 

Os astrônomos continuarão sua busca, para ver se conseguem encontrar mais exemplos de supernovas de captura de elétrons. 

"O termo Pedra de Roseta (“Rosetta Stone”, em inglês) é usado com exagero como uma analogia quando encontramos um novo objeto astrofísico, mas neste caso acho que é adequado", escreveu, em nota, Andrew Howell, cientista da equipe do Observatório Las Cumbres e professor adjunto da Universidade da Califórnia em Santa Bárbara. 

"Esta supernova está literalmente nos ajudando a decodificar registros milenares de culturas de todo o mundo", disse Howell, que também esteve envolvido no estudo. "Além disso, está nos ajudando a associar algo que não compreendemos inteiramente, como a Nebulosa do Caranguejo, com outra coisa sobre a qual temos registros modernos incríveis, como essa supernova. No processo, ela ainda está nos ensinando física básica: como algumas estrelas de nêutrons são formadas, como estrelas extremas vivem e morrem, e como os elementos de que somos feitos são criados e distribuídos pelo universo".

Fonte: CNN BRASIL