Colisão estelar desencadeia explosão de supernova

 Detritos velozes de uma explosão de supernova despoletada por uma colisão estelar colidem com gás expulso anteriormente, e os choques produzem a brilhante emissão rádio vista pelo VLA. Crédito: Bill Saxton, NRAO/AUI/NSF

Os astrónomos encontraram evidências dramáticas de que ou um buraco negro ou uma estrela de neutrões espiralou até ao núcleo de uma estrela companheira e fez com que essa companheira explodisse como uma supernova. Os astrónomos foram informados por dados do VLASS (Very Large Array Sky Survey), um projeto de vários anos usando o VLA (Karl G. Jansky Very Large Array) da NSF (National Science Foundation). 

"Os teóricos previram que isto poderia acontecer, mas esta é a primeira vez que realmente vimos tal evento", disse Dillon Dong, estudante no Caltech e autor principal de um artigo que relata a descoberta, publicado na revista Science. 

A primeira pista surgiu quando os cientistas examinaram imagens do VLASS, que começou as observações em 2017, e encontraram um objeto brilhante a emitir ondas de rádio, mas que não havia aparecido num levantamento anterior do céu pelo VLA, de nome FIRST (Faint Images of the Radio Sky at Twenty centimeters). Fizeram observações subsequentes do objeto, designado VT 1210+4956, usando o VLA e o telescópio Keck no Hawaii. Determinaram que a emissão brilhante no rádio vinha dos arredores de uma galáxia anã, formadora de estrelas, a cerca de 480 milhões de anos-luz da Terra. Mais tarde, descobriram que um instrumento a bordo da Estação Espacial Internacional tinha detetado, em 2014, uma explosão de raios-X oriunda do objeto. 

A sequência de eventos - no sentido dos ponteiros do relógio: 1. A estrela de neutrões ou buraco negro orbita uma estrela companheira (azul clara), ficando cada vez mais perto ao longo de milhares de anos; 2. A estrela de neutrões ou buraco negro entra na atmosfera da sua companheira, expulsando gás para o espaço numa espiral em expansão; 3. Quando o intruso chega ao núcleo da companheira, o material forma brevemente um disco que impulsiona para fora um jato superveloz. A fusão nuclear que mantém o núcleo da estrela contra a sua própria gravidade é perturbada, despoletando um colapso e uma subsequente explosão de supernova; 4. O material expulso pela explosão de supernova encontra o material atirado previamente pela interação anterior, provocando fortes ondas de choque que produzem as ondas de rádio observadas com o VLA.Crédito: Bill Saxton, NRAO/AUI/NSF

Os dados de todas estas observações permitiram aos astrónomos reunir a história fascinante de uma dança da morte com séculos de duração entre duas estrelas massivas. Tal como a maioria das estrelas que são muito mais massivas do que o nosso Sol, estas duas nasceram como um par binário, orbitando-se uma à outra. Uma delas era mais massiva do que a outra e evoluiu ao longo do seu tempo de vida normal, alimentada a fusão nuclear, mas mais rapidamente, e explodiu como uma supernova, deixando para trás ou um buraco negro ou uma estrela de neutrões superdensa. 

A órbita do buraco negro ou da estrela de neutrões ficou cada vez mais perto da sua companheira e há cerca de 300 anos entrou na atmosfera da companheira, dando início à dança da morte. Neste ponto, a interação começou a espalhar gás da companheira para o espaço. O gás ejetado, espiralando para fora, formou um anel em forma de rosca e em expansão, chamado toro, em torno do par. 

Eventualmente, o buraco negro ou a estrela de neutrões fez o seu percurso em direção ao núcleo da estrela companheira, perturbando a fusão nuclear que produz a energia que impedia o colapso do núcleo sob a sua própria gravidade. À medida que o núcleo colapsava, formou brevemente um disco de material em órbita íntima da intrusa e impulsionou um jato de material para fora do disco a velocidades próximas da da luz, perfurando o seu caminho através da estrela. 

"Esse jato é o que produziu os raios-X vistos pelo instrumento MAXI a bordo da ISS, e isto confirma a data deste evento em 2014," disse Dong. 

O colapso do núcleo da estrela fez com que ela explodisse como uma supernova, seguindo a explosão anterior da sua irmã. 

"A estrela companheira iria explodir eventualmente, mas esta fusão acelerou o processo," acrescentou Dong. 

O material expulso pela explosão de supernova de 2014 moveu-se muito mais depressa do que o material lançado anteriormente da estrela companheira e, quando o VLASS observou o objeto, a explosão de supernova estava a colidir com esse material, provocando choques poderosos que produziram a brilhante emissão de rádio vista pelo VLA. 

"Todas as peças deste quebra-cabeças encaixam para contar esta história incrível," disse Gregg Hallinan do Caltech. "O remanescente de uma estrela que explodiu há muito tempo mergulhou na sua companheira, fazendo com que também explodisse," explicou. 

A chave para a descoberta, disse Hallinan, foi o VLASS, que está a obter imagens de todo o céu visível à latitude do VLA - cerca de 80% do céu - três vezes ao longo de sete anos. Um dos objetivos de fazer o VLASS desta forma é o de descobrir objetos transitórios, como explosões de supernova, que emitem intensamente no rádio. No entanto, esta supernova, provocada por uma fusão estelar, foi uma surpresa. 

"De todas as coisas que pensávamos descobrir com o VLASS, esta não era uma delas," disse Hallinan.

Fonte: Astronomia OnLine