Novas observações de uma supernova permitem aos astrónomos espreitar o passado cósmico

Uma equipe internacional de investigadores fez novas observações de uma supernova invulgar, encontrando a explosão estelar mais pobre em metais alguma vez observada.

A localização de galáxias pobres em metais pode revelar informações únicas sobre a sua formação no início do Universo. Crédito: Getty Images

Esta rara supernova, designada 2023ufx, teve origem no colapso do núcleo de uma estrela supergigante vermelha, que explodiu nos arredores de uma galáxia anã próxima. Os resultados do estudo mostraram que as observações desta supernova e da galáxia em que foi descoberta têm uma baixa metalicidade, o que significa que não têm uma abundância de elementos mais pesados do que o hidrogénio ou o hélio.

Uma vez que os metais produzidos nas supernovas informam as suas propriedades, incluindo a forma como as estrelas evoluem e morrem, aprender mais sobre a sua formação pode dizer aos astrónomos muito sobre o estado do Universo quando este começou, especialmente porque não havia essencialmente metais na altura do seu nascimento, disse Michael Tucker, autor principal do estudo e membro do Centro de Cosmologia e Astrofísica de Partículas da Universidade Estatal de Ohio, EUA.

"Se alguém quiser prever como surgiu a Via Láctea, tem de ter uma boa ideia de como as primeiras estrelas em explosão alimentaram a geração seguinte", disse Tucker. "Compreender isso dá aos cientistas um excelente exemplo de como os primeiros objetos afetaram o seu ambiente".

As galáxias anãs, em particular, são análogas locais úteis às condições que os cientistas esperam encontrar no Universo primitivo. Graças a elas, os astrónomos sabem que, embora as primeiras galáxias fossem pobres em metais, todas as galáxias grandes e brilhantes perto da Via Láctea tiveram muito tempo para que as estrelas explodissem e aumentassem o conteúdo de metais, disse Tucker.

O conteúdo metálico que uma supernova possui também influencia aspetos como o número de reações nucleares que pode ter ou o tempo que a sua explosão permanece brilhante. É também uma das razões pelas quais muitas estrelas de baixa massa correm ocasionalmente o risco de se transformarem em buracos negros.

O estudo foi publicado recentemente na revista The Astrophysical Journal.

Embora o evento observado pela equipa de Tucker seja apenas a segunda supernova encontrada com baixa metalicidade, o que é mais invulgar é a sua localização relativamente à Via Láctea, disse Tucker.

Normalmente, qualquer supernova pobre em metais que os astrónomos esperassem encontrar seria provavelmente demasiado ténue para ser vista a partir da nossa Galáxia, devido à distância a que se encontra. Agora, graças ao advento de instrumentos mais potentes como o Telescópio Espacial James Webb da NASA, a deteção de galáxias distantes pobres em metais tornou-se exponencialmente mais fácil. 

"Não existem assim tantos locais pobres em metais no Universo próximo e, antes do JWST, era difícil encontrá-los", disse Tucker.

Mas o avistamento de SN 2023ufx acabou por ser um feliz acidente para os investigadores. As novas observações desta supernova em particular revelaram que muitas das suas propriedades e comportamentos são nitidamente diferentes de outras supernovas em galáxias próximas.

Por exemplo, esta supernova teve um período de brilho que se manteve estável durante cerca de 20 dias antes de diminuir, ao passo que o brilho das suas congéneres ricas em metais dura normalmente cerca de 100 dias. O estudo mostrou também que foi ejetada uma grande quantidade de material em movimento rápido durante a explosão, sugerindo que devia estar a girar muito depressa quando explodiu.

Este resultado implica que as estrelas pobres em metais e de rotação rápida devem ter sido relativamente comuns durante os primeiros tempos do Universo, disse Tucker. A teoria da sua equipa é que a supernova provavelmente tinha ventos estelares fracos - correntes de partículas emitidas pela atmosfera da estrela - que a levaram a cultivar e libertar tanta energia.

De um modo geral, as observações lançam as bases para os astrónomos melhor investigarem a forma como as estrelas pobres em metais sobrevivem em diferentes ambientes cósmicos e podem mesmo ajudar alguns teóricos a modelar com maior precisão o comportamento das supernovas no Universo primitivo.

"Se alguém quiser prever como as galáxias se formam e evoluem, a primeira coisa que se quer ter é uma boa ideia de como as primeiras estrelas em explosão influenciaram a sua área local", disse Tucker.

A investigação futura poderá ter como objetivo determinar se a supernova foi maior a dada altura, quer por ser uma estrela supermassiva, quer por os seus materiais terem sido retirados por uma companheira binária ainda por descobrir.

Até lá, os investigadores terão de esperar que haja mais dados disponíveis.

"Estamos tão cedo na era do JWST que ainda estamos a descobrir muitas coisas que não compreendemos sobre as galáxias", disse Tucker. "A esperança a longo prazo é que este estudo sirva de referência para descobertas semelhantes".

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