A estrela que sobreviveu a uma supernova

 Esquerda: Imagem a cores da galáxia NGC 1309 antes da supernova 2012Z. Direita: No sentido horário a partir do canto superior direito: a posição da supernova pré-explosão; SN 2012Z durante 2013; a diferença entre as imagens pré-explosão e as observações de 2016; a localização de SN 2012Z nas últimas observações de 2016.Crédito fotográfico: McCully et al.

Uma supernova é a explosão catastrófica de uma estrela. As supernovas termonucleares, em particular, assinalam a destruição completa de uma estrela anã branca, não deixando nada para trás. Pelo menos era isso que os modelos e observações sugeriam. Assim, quando uma equipa de astrónomos observou o local da peculiar supernova termonuclear SN 2012Z com o Telescópio Espacial Hubble, ficaram chocados ao descobrir que a estrela tinha sobrevivido à explosão. 

Não só tinha sobrevivido - a estrela era ainda mais brilhante após a supernova do que tinha sido antes. O primeiro autor Curtis McCully, investigador pós-doutorado na Universidade da Califórnia em Santa Barbara e no Observatório Las Cumbres, publicou estas descobertas num artigo na revista The Astrophysical Journal e apresentou-as numa conferência de imprensa na 240.ª reunião da Sociedade Astronómica Americana. Os resultados intrigantes dão-nos novas informações sobre as origens de algumas das explosões mais comuns, mas misteriosas, do Universo.

Estas supernovas termonucleares, também chamadas supernovas do Tipo Ia, são algumas das ferramentas mais importantes do conjunto de ferramentas dos astrónomos para medir distâncias cósmicas. Com início em 1998, as observações destas explosões revelaram que o Universo tem vindo a expandir-se a um ritmo cada vez mais acelerado. Pensa-se que isto se deve à energia escura, cuja descoberta ganhou o Prémio Nobel da Física em 2011.

Embora sejam de importância vital para a astronomia, as origens das supernovas termonucleares são mal compreendidas. Os astrónomos concordam que são a destruição de estrelas anãs brancas - estrelas com aproximadamente a massa do Sol "embalada" num objeto com o tamanho da Terra. Não se sabe com certeza o que faz com que as estrelas expludam. Uma teoria postula que a anã branca rouba matéria a uma estrela companheira. Quando a anã branca se torna demasiado massiva, as reações termonucleares inflamam-se no núcleo e levam a uma explosão que destrói a estrela.

SN 2012Z foi um tipo estranho de explosão termonuclear, por vezes chamada supernova do Tipo Iax. São as primas mais ténues e fracas do Tipo Ia mais tradicional. Dado que são explosões menos potentes e mais lentas, alguns cientistas teorizaram que são supernovas do Tipo Ia falhadas. As novas observações confirmam esta hipótese.

Em 2012, a supernova 2012Z foi detetada na galáxia espiral próxima NGC 1309, que tinha sido estudada em profundidade e capturada em muitas imagens Hubble ao longo dos anos anteriores. Em 2013 foram obtidas novas imagens pelo Hubble, num esforço concertado para identificar qual das estrelas, nas imagens mais antigas, correspondia à estrela que tinha explodido.

A análise destes dados em 2014 foi bem-sucedida - os cientistas conseguiram identificar a estrela na posição exata da supernova 2012Z. Esta foi a primeira vez que a estrela progenitora de uma supernova anã branca foi identificada. 

"Nós esperávamos ver uma de duas coisas quando obtivemos os dados mais recentes do Hubble," disse McCully. "Ou a estrela tinha desaparecido completamente, ou talvez ainda lá estivesse, o que significa que a estrela que vimos nas imagens pré-explosão não foi a que explodiu. Ninguém estava à espera de ver uma estrela sobrevivente que fosse mais brilhante. Isso foi um verdadeiro quebra-cabeças." 

McCully e a equipa acham que a estrela semi-explodida ficou mais brilhante porque inchou até um estado muito maior. A supernova não era forte o suficiente para rebentar com todo o material, pelo que parte dela caiu de novo no que se chama de remanescente ligado. Com o tempo, eles esperam que a estrela regresse lentamente ao seu estado inicial, apenas menos massiva e maior. Paradoxalmente, para as estrelas anãs brancas, quanto menos massa tiverem, maior será o seu diâmetro. 

"Esta estrela sobrevivente é um pouco como Obi-Wan Kenobi que regressa como fantasma na 'Guerra das Estrelas'," disse o coautor Andy Howell, professor adjunto na UC Santa Barbara e cientista sénior do Observatório Las Cumbres. "A natureza tentou destruir esta estrela, mas voltou mais poderosa do que podíamos imaginar. Continua a ser a mesma estrela, mas de volta sob uma forma diferente. Ela transcendeu a morte."

Durante décadas os cientistas pensaram que as supernovas do Tipo Ia explodem quando uma anã branca atinge um certo limite de tamanho, chamado limite de Chandrasekhar, cerca de 1,4 vezes a massa do Sol. Esse modelo tem caído um pouco em desuso nos últimos anos, uma vez que foram descobertas muitas supernovas menos massivas, e novas ideias teóricas indicaram que existem outras coisas que as fazem explodir.

Os astrónomos não tinham a certeza se as estrelas alguma vez se aproximaram do limite de Chandrasekhar antes de explodirem. Os autores do estudo pensam agora que este crescimento até ao limite final é exatamente o que aconteceu a SN 2012Z. 

"As implicações para as supernovas do Tipo Ia são profundas," diz McCully. "Descobrimos que as supernovas pelo menos podem crescer até ao limite e explodir. No entanto, as explosões são fracas, pelo menos em parte do tempo. Agora precisamos de compreender o que faz uma supernova falhar e tornar-se uma do Tipo Iax, e o que faz uma supernova ter sucesso e tornar-se do Tipo Ia."

Fonte: Astronomia OnLine