Os diferentes tipos de supernovas explicados

Nem todas as supernovas são criadas iguais. Aqui está uma breve descrição das principais categorias de estrelas em explosão.

Impressão artística de como uma supernova do tipo Ia pode ser revelada por observações espectropolarimétricas. As regiões externas da nuvem de explosão são assimétricas, com diferentes materiais encontrados em “aglomerados”, enquanto as regiões internas são lisas. Crédito: ESO. 

É fácil esquecer que as estrelas, assim como nós, têm vidas. Eles nascem, vivem e, eventualmente, morrem. E para algumas estrelas, a sua morte é dramática, produzindo uma explosão tão poderosa que pode ofuscar brevemente uma galáxia inteira. Esses fogos de artifício celestiais são conhecidos como supernovas e servem como os lembretes mais impressionantes do universo sobre o ciclo da vida estelar.

Mas nem todas as supernovas são criadas iguais. As diferenças nas estrelas progenitoras e nos mecanismos das suas explosões produzem diferentes tipos de supernovas, cada uma deixando uma impressão digital espectral única. E compreender estes diferentes tipos de supernovas não é apenas uma questão de classificação cósmica; fornece informações cruciais sobre a vida e a morte das estrelas.

Supernovas tipo I: sem hidrogênio

As supernovas do tipo I são caracterizadas principalmente pela falta de hidrogênio presente em seus espectros. Mas as estrelas que criam os vários sabores das supernovas do tipo I não são todas iguais.

Supernovas tipo Ia

As supernovas do tipo Ia surgem em sistemas binários, quando uma anã branca de carbono-oxigênio acumula matéria adicional de uma estrela companheira próxima. Quando a anã branca atinge uma massa crítica – cerca de 1,4 vezes a massa do Sol – ela implode catastroficamente. Estas supernovas são famosas pelo seu papel como marcadores de distância cósmica porque todas atingem o seu pico com aproximadamente o mesmo brilho.

O espectro de uma supernova tipo Ia mostra pouco ou nenhum hidrogênio e excesso de carbono, bem como silício, cálcio e ferro.

A apenas 23 milhões de anos-luz de distância, a explosão da supernova SN 2011fen , que foi vista na Galáxia Catavento em 2011, é uma das supernovas Tipo Ia mais próximas e mais bem observadas até hoje.

Supernovas tipo Ib:

Ao contrário das supernovas do tipo Ia, as supernovas do tipo Ib são o resultado de estrelas com pelo menos 25 vezes a massa do Sol se transformando em supernovas.

Os espectros das supernovas do tipo Ib mostram uma falta de hidrogénio devido às estrelas progenitoras massivas que libertam as suas camadas exteriores no final das suas vidas, muitas vezes devido a ventos estelares particularmente fortes ou a interações com uma companheira binária. As supernovas do tipo Ib também não possuem uma linha de absorção de silício que está presente nos espectros das supernovas do tipo Ia.

Supernovas Tipo Ic :

Tal como o tipo Ib, pensa-se que as supernovas do tipo Ic se formam a partir do colapso de estrelas particularmente massivas que anteriormente perderam as suas camadas exteriores. É por isso que as supernovas do tipo Ib e do tipo Ic são comumente chamadas de supernovas de colapso de núcleo despojado.

O espectro das supernovas do tipo Ic não só carece de hidrogênio, mas também de hélio. Isto ocorre porque, antes de explodir, acredita-se que as supernovas do tipo Ic perdem mais do seu envelope inicial do que as supernovas do tipo Ib. As supernovas do tipo Ic também não possuem a linha de silício vista nos espectros do tipo Ia.

Supernovas tipo II: mostra hidrogênio

Originárias de estrelas massivas (pelo menos oito vezes a massa do nosso Sol) que colapsam rapidamente quando esgotam o seu combustível nuclear, as supernovas do tipo II diferem das do tipo I porque exibem fortes linhas de hidrogénio.

As estrelas progenitoras das supernovas do tipo II são massivas o suficiente para fundir elementos até o ferro. Mas uma vez alcançado o ferro, a fusão cessa e a estrela implode gravitacionalmente antes de explodir violentamente para fora. Isso deixa para trás uma estrela de nêutrons ou um buraco negro.

As subcategorias de supernovas do tipo II baseiam-se na evolução do seu brilho após a explosão.

Tipo II-P

Estas supernovas são marcadas por um “platô” inicial em sua curva de luz devido a uma liberação prolongada e constante de energia seguida por um declínio normal.

Tipo II-L

Diferentemente de II-P, a luminosidade destas supernovas diminui linearmente após a explosão.

Supernovas tipo III: captura de elétrons

Emergindo de teorias que datam de 1980, as supernovas de captura de elétrons, às vezes classificadas como supernovas do Tipo III, são reservadas para estrelas de 8 a 10 massas solares. Estas estrelas únicas oscilam entre evoluir para anãs brancas e sofrer o colapso do núcleo para se tornarem estrelas de neutrões ou buracos negros.

O mecanismo que leva a uma supernova Tipo III é chamado de captura de elétrons. No núcleo denso dessas estrelas, os elétrons são capturados por átomos de magnésio e néon. Isto reduz rapidamente o número de elétrons livres, que contribuem para a pressão externa que resiste ao colapso gravitacional da estrela. Como resultado, a estrela implode, dando origem a uma supernova.

Esta teoria ganhou mais força quando foi demonstrado que uma descoberta de supernova na galáxia NGC 2146 em 2018 se ajustava ao perfil de captura de elétrons em 2021.

Betelgeuse e outras estrelas com futuros explosivos

Pairando sobre a constelação de Órion, Betelgeuse , uma supergigante vermelha, está notoriamente chegando ao fim de sua vida. Embora a hora exata da sua morte permaneça incerta, os astrónomos estimam que o gigante com cerca de 15 massas solares irá explodir como uma supernova nos próximos 10.000 a 100.000 anos. Com base nas suas características atuais e na sua natureza massiva, espera-se que Betelgeuse exploda como uma supernova do tipo II, deixando para trás uma estrela de neutrões ou um buraco negro no seu lugar.

Quando Betelgeuse finalmente explodir , será um espetáculo celestial de tirar o fôlego, potencialmente brilhando tanto quanto a Lua Cheia e permanecendo visível por várias semanas ou meses.

Eta Carinae , uma estrela verdadeiramente supermassiva, tem um passado tumultuado. E as suas explosões dramáticas no século XIX, que criaram a impressionante Nebulosa do Homúnculo, sugerem a sua natureza volátil. Apesar de atualmente pesar cerca de 100 massas solares, os astrônomos esperam que a perda acelerada de massa leve à explosão de Eta Carinae como uma supernova tipo II em algum momento nos próximos milhões de anos.

Antares , o coração da constelação do Escorpião, é uma supergigante vermelha radiante que também está chegando ao fim do seu ciclo de vida. Os astrónomos prevêem que nos próximos milhões de anos, Antares terá um fim dramático como uma supernova do tipo II, remodelando a paisagem celestial do Escorpião.

Ao compreender as supernovas, não só aprendemos sobre as mortes complicadas e catastróficas das estrelas, mas também como tais eventos podem ajudar a semear o cosmos com os elementos pesados ​​necessários para criar o nosso mundo e a nós próprios.

Assim, embora os astrónomos nunca possam realmente prever quando e onde ocorrerá a próxima supernova, podemos ter a certeza de que, se for suficientemente brilhante para ser vista, farão tudo o que puderem para compreender a sua verdadeira natureza.

Fonte: Astronomy.com