Em 1987, vimos uma estrela explodir. JWST finalmente encontrou evidências de seus restos mortais.

Em 1987, o céu da Terra foi iluminado por um raro espetáculo. 

A explosão de luz de uma estrela moribunda que se transforma em supernova na Grande Nuvem de Magalhães tornou-se visível pela primeira vez em fevereiro. A apenas 168 mil anos-luz de distância, o evento foi tão brilhante que pôde ser visto da superfície do nosso planeta a olho nu – um pontinho de luz que brilhou e depois desapareceu ao longo dos meses seguintes. 

A imagem de SN 1987A do Hubble combinada com as observações do JWST da fonte compacta da supernova no centro. (Telescópio Espacial Hubble WFPC-3/Telescópio Espacial James Webb NIRSpec/J. Larsson)

Desde então, o material ejetado durante a supernova agora denominada SN 1987A continuou evoluindo, não sendo mais visível exceto através de telescópios, mas a sua proximidade deu aos cientistas uma visão sem precedentes das consequências imediatas e da evolução de uma morte estelar massiva. 

Houve, no entanto, uma questão absolutamente gritante. O que aconteceu com o núcleo remanescente da estrela, o pedaço que deveria ter permanecido intacto nos destroços de suas vísceras explodidas? Bem, agora podemos ter uma resposta. 

Cientistas que analisaram dados do Telescópio Espacial James Webb detectaram evidências inesperadas de uma estrela de nêutrons, escondida entre os detritos estelares. 

“Graças à soberba resolução espacial e aos excelentes instrumentos do James Webb conseguimos, pela primeira vez, sondar o centro da supernova e o que aí foi criado,” afirma o astrofísico Claes Fransson, da Universidade de Estocolmo, que liderou o estudo. 

“Sabemos agora que existe uma fonte compacta de radiação ionizante, provavelmente proveniente de uma estrela de nêutrons. Estávamos à procura disto desde o momento da explosão, mas tivemos de esperar que o James Webb pudesse verificar as previsões.” 

A supernova com colapso do núcleo de uma estrela massiva é um dos eventos mais violentos do Universo. Estas supernovas ocorrem quando uma estrela robusta, com mais de oito vezes a massa do Sol, fica sem material para a fusão do núcleo. 

Imagem JWST NIRCam de SN 1987A. ( NASA, ESA, CSA, Mikako Matsuura, Richard Arendt, Claes Fransson, Josefin Larsson, Alyssa Pagan )

Uma vez que a fusão tenha parado o suficiente para que a pressão externa que ela produz não seja mais suficiente contra a pressão interna da gravidade, a estrela entra em colapso. 

O material exterior é lançado para o espaço, mas o núcleo da estrela é comprimido para dentro pela gravidade num objeto ultradenso. O que é este objeto depende da massa inicial da estrela. Os cálculos sugerem que uma estrela inicial entre cerca de 8 e 30 massas solares produzirá uma estrela de nêutrons. Qualquer coisa mais pesada e você acabará com um buraco negro. 

Como não conseguimos um lugar na primeira fila para muitas supernovas, os cientistas ficaram super entusiasmados em observá-la se desenrolar. Mas, devido a todos os detritos, não estava claro se SN 1987A resultou numa estrela de nêutrons ou num buraco negro. 

Os cientistas pensaram que uma estrela de nêutrons era mais provável, mas não conseguiram observar a poeira deixada para trás com resolução alta o suficiente para confirmar. 

O James Webb fez observações do famoso remanescente de supernova em 2022, e Fransson e sua equipe recorreram a elas em busca de respostas. Eles usaram as capacidades infravermelhas do poderoso telescópio para observar os detritos, usando espectroscopia para analisar a composição do gás nele contido. 

Em torno do centro do remanescente da supernova, perto de onde ocorreu a explosão, encontraram algo surpreendente: átomos de argônio e enxofre pesados, cujos elétrons externos foram removidos, um processo conhecido como ionização. 

Existem vários caminhos para a ionização, o que envolve adicionar ou remover elétrons. A equipe conduziu a modelagem e descobriu que, neste contexto específico, havia apenas uma explicação: uma estrela de nêutrons. 

Os modelos da equipe retornaram dois cenários de estrelas de nêutrons. No primeiro, a poderosa radiação ultravioleta e X de uma estrela de nêutrons muito quente retirou os elétrons à medida que a estrela esfriava. 

No segundo, ventos de partículas emanados de uma estrela de nêutrons em rotação rápida poderiam ter interagido com o material circundante para ionizar os átomos.

Composição anotada do Hubble-JWST de SN 1987A, revelando as várias estruturas associadas ao remanescente. (Telescópio Espacial Hubble WFPC-3/Telescópio Espacial James Webb NIRSpec/J. Larsson)

“Nossa detecção com os espectrômetros MIRI e NIRSpec de James Webb de fortes linhas de emissão de argônio e enxofre ionizados no centro da nebulosa que circunda a Supernova 1987A é uma evidência direta da presença de uma fonte central de radiação ionizante. Nossos dados só podem ser ajustados com uma estrela de nêutrons como fonte de energia dessa radiação ionizante”, diz o astrônomo Mike Barlow, da University College London. 

“O mistério sobre se uma estrela de nêutrons está escondida na poeira já dura mais de 30 anos e é emocionante que o tenhamos resolvido.” 

A descoberta é consistente com diversas teorias sobre estrelas de nêutrons. Os modelos sugerem que o argônio e o enxofre são produzidos em grandes quantidades dentro de uma estrela moribunda, pouco antes de ela se tornar uma supernova. E os cientistas previram há décadas que a radiação ultravioleta e a radiação X num remanescente de supernova representavam a presença de uma estrela de nêutrons recém-nascida. 

Mas ninguém imaginou que poderia ser assim que o encontramos. 

“Esta supernova continua a oferecer-nos surpresas”, afirma a astrofísica Josefin Larsson, do Instituto Real de Tecnologia da Suécia. 

“Ninguém previu que o objeto compacto seria detectado através de uma linha de emissão super forte do argônio, então é divertido que tenhamos encontrado isso no James Webb.” 

Fonte: Sciencealert.com