Dupla detonação: nova imagem mostra restos de estrela destruídos por duas explosões

Pela primeira vez, astrônomos obtiveram evidências visuais de que uma estrela chegou ao fim ao detonar duas vezes. Ao estudar os restos centenários da supernova SNR 0509-67.5 com o Very Large Telescope do Observatório Europeu do Sul (VLT do ESO), eles encontraram padrões que confirmam que sua estrela sofreu um par de explosões. Publicada hoje, esta descoberta mostra algumas das explosões mais importantes do Universo sob uma nova luz.

 Imagem do VLT de uma supernova de dupla detonação Crédito: ESO/P. Das et al. Estrelas de fundo (Hubble): K. Noll et al. 

A maioria das supernovas são mortes explosivas de estrelas massivas, mas uma variedade importante vem de uma fonte modesta. Anãs brancas, os pequenos núcleos inativos que sobram depois que estrelas como o nosso Sol queimam seu combustível nuclear, podem produzir o que os astrônomos chamam de supernova Tipo Ia.

" As explosões de anãs brancas desempenham um papel crucial na astronomia ", afirma Priyam Das, doutorando na Universidade de Nova Gales do Sul, em Canberra, Austrália, que liderou o estudo sobre a SNR 0509-67.5 publicado hoje na Nature Astronomy . Grande parte do nosso conhecimento sobre a expansão do Universo se baseia em supernovas do Tipo Ia, e elas também são a principal fonte de ferro em nosso planeta, incluindo o ferro em nosso sangue. " No entanto, apesar de sua importância, o antigo enigma do mecanismo exato que desencadeia sua explosão permanece sem solução ", acrescenta.

Todos os modelos que explicam supernovas do Tipo Ia começam com uma anã branca em um par de estrelas. Se ela orbitar perto o suficiente da outra estrela desse par, a anã pode roubar material de sua parceira. Na teoria mais consolidada por trás das supernovas do Tipo Ia, a anã branca acumula matéria de sua companheira até atingir uma massa crítica, momento em que sofre uma única explosão. No entanto, estudos recentes sugeriram que pelo menos algumas supernovas do Tipo Ia poderiam ser melhor explicadas por uma explosão dupla desencadeada antes que a estrela atingisse essa massa crítica.

Agora, astrônomos capturaram uma nova imagem que comprova que seu palpite estava certo: pelo menos algumas supernovas do Tipo Ia explodem por meio de um mecanismo de "detonação dupla". Nesse modelo alternativo, a anã branca forma uma camada de hélio roubado ao seu redor, que pode se tornar instável e entrar em ignição. Essa primeira explosão gera uma onda de choque que se propaga ao redor da anã branca e para dentro, desencadeando uma segunda detonação no núcleo da estrela — criando, por fim, a supernova.

Até agora, não havia nenhuma evidência visual clara de uma anã branca sofrendo uma dupla detonação. Recentemente, astrônomos previram que esse processo criaria um padrão distinto ou uma impressão digital nos restos ainda brilhantes da supernova, visível muito tempo após a explosão inicial. Pesquisas sugerem que os restos de tal supernova conteriam duas camadas separadas de cálcio. 

Astrônomos encontraram agora essa impressão digital nos restos de uma supernova. Ivo Seitenzahl, que liderou as observações e estava no Instituto de Estudos Teóricos de Heidelberg, na Alemanha, quando o estudo foi realizado, afirma que esses resultados mostram “ uma indicação clara de que anãs brancas podem explodir bem antes de atingirem o famoso limite de massa de Chandrasekhar, e que o mecanismo de ‘dupla detonação’ de fato ocorre na natureza ”.

A equipe conseguiu detectar essas camadas de cálcio (em azul na imagem) no remanescente de supernova SNR 0509-67.5, observando-o com o Multi Unit Spectroscopic Explorer (MUSE) no VLT do ESO. Isso fornece fortes evidências de que uma supernova do Tipo Ia pode ocorrer antes que sua anã branca progenitora atinja uma massa crítica.

As supernovas do tipo Ia são fundamentais para a nossa compreensão do Universo. Elas se comportam de maneiras muito consistentes, e seu brilho previsível — independentemente da distância — ajuda os astrônomos a medir distâncias no espaço. Usando-as como uma fita métrica cósmica, os astrônomos descobriram a expansão acelerada do Universo, uma descoberta que lhe rendeu o Prêmio Nobel de Física em 2011. Estudar como elas explodem nos ajuda a entender por que elas têm um brilho tão previsível.

Das também tem outra motivação para estudar essas explosões. " Essa evidência tangível de uma dupla detonação não só contribui para a solução de um mistério de longa data, como também oferece um espetáculo visual ", diz ele, descrevendo a " bela estrutura em camadas " criada por uma supernova. Para ele, " revelar o funcionamento interno de uma explosão cósmica tão espetacular é incrivelmente gratificante ".

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