Telescópio Webb captura os momentos finais de uma estrela condenada envolta em poeira

 Astrônomos usando o Telescópio Espacial James Webb finalmente identificaram uma enorme estrela supergigante vermelha antes que ela explodisse, revelando que muitos desses gigantes estelares estão escondidos atrás de espessas nuvens de poeira.

 Astrônomos capturaram a visão mais detalhada até agora de uma estrela supergigante vermelha pouco antes de explodir, escondida sob camadas de poeira cósmica. Crédito: Shutterstock

Uma equipe de pesquisa liderada por astrônomos da Universidade Northwestern capturou a visão mais nítida até agora de uma estrela moribunda momentos antes de explodir.

Utilizando o Telescópio Espacial James Webb (JWST) da NASA , o grupo internacional identificou pela primeira vez a fonte de uma supernova, conhecida como sua progenitora, na luz infravermelha média. Quando essas novas observações do JWST foram combinadas com imagens anteriores do Telescópio Espacial Hubble , os cientistas confirmaram que a explosão veio de uma estrela supergigante vermelha massiva, cercada por uma camada inesperada de poeira.

A imagem principal à esquerda mostra uma visão combinada do Webb e do Hubble da galáxia espiral NGC 1637, com a região de interesse no canto superior direito. Os três painéis restantes mostram uma visão detalhada de uma estrela supergigante vermelha antes e depois de sua explosão. A estrela não é visível na imagem do Hubble antes da explosão, mas aparece na imagem do Webb. A visão de julho de 2025 do Hubble mostra o brilho resultante da explosão. Crédito: NASA, ESA, CSA, STScI, Charles Kilpatrick (Northwestern), Aswin Suresh (Northwestern)

Resolvendo um Mistério Estelar

Esta descoberta pode ajudar a resolver um antigo enigma sobre por que grandes supergigantes vermelhas raramente são vistas explodindo. De acordo com modelos teóricos, essas estrelas gigantes deveriam ser responsáveis ​​pela maioria das supernovas com colapso de núcleo. A nova pesquisa sugere que muitas delas explodem, mas estão escondidas em espessas nuvens de poeira que bloqueiam sua luz visível. Graças à visão infravermelha do JWST, os astrônomos agora podem ver através da poeira para revelar essas mortes estelares ocultas, alinhando melhor a teoria e a observação.

O estudo, publicado hoje (8 de outubro) no The Astrophysical Journal Letters , representa a primeira identificação do JWST da estrela original de uma supernova.

“Por várias décadas, tentamos determinar exatamente como são as explosões de estrelas supergigantes vermelhas”, disse Charlie Kilpatrick, da Northwestern, que liderou o estudo. “Só agora, com o JWST, finalmente temos a qualidade dos dados e das observações infravermelhas que nos permitem dizer com precisão o tipo exato de supergigante vermelha que explodiu e como era seu ambiente imediato. Estávamos esperando que isso acontecesse — que uma supernova explodisse em uma galáxia que o JWST já havia observado. Combinamos os conjuntos de dados do Hubble e do JWST para caracterizar completamente esta estrela pela primeira vez.”

Especialista em vida e morte de estrelas massivas, Kilpatrick é professor assistente de pesquisa no Centro de Exploração e Pesquisa Interdisciplinar em Astrofísica da Northwestern. Aswin Suresh, estudante de pós-graduação em física e astronomia na Faculdade de Artes e Ciências Weinberg da Northwestern e membro do grupo de pesquisa de Kilpatrick, é um dos principais coautores do artigo.

O progenitor mais vermelho e empoeirado já observado

Usando o All-Sky Automated Survey of Supernovae, os astrônomos detectaram pela primeira vez a supernova, chamada SN2025pht, em 29 de junho de 2025. Sua luz viajou de uma galáxia próxima chamada NGC 1637, localizada a 40 milhões de anos-luz de distância da Terra.

Comparando imagens do Hubble e do JWST da NGC 1637 antes e depois da explosão estelar, Kilpatrick, Suresh e seus colaboradores encontraram a estrela progenitora da SN2025pht. Ela foi imediatamente impressionante — extremamente brilhante e incrivelmente vermelha. Embora a estrela brilhasse cerca de 100.000 vezes mais que o nosso Sol, a poeira circundante obscurecia grande parte dessa luz. O véu de poeira era tão espesso, de fato, que a estrela parecia mais de 100 vezes mais fraca na luz visível do que seria sem a poeira. Como a poeira bloqueava comprimentos de onda de luz mais curtos e azuis, a estrela também parecia surpreendentemente vermelha.

Uma estrela envolta em poeira

“É a supergigante vermelha mais vermelha e empoeirada que já vimos explodir como uma supernova”, disse Suresh.

Estrelas massivas em estágios finais de suas vidas, as supergigantes vermelhas estão entre as maiores estrelas do universo. Quando seus núcleos colapsam, elas explodem como supernovas do Tipo II, deixando para trás uma estrela de nêutrons ou um buraco negro . O exemplo mais conhecido de uma supergigante vermelha é Betelguese, a estrela avermelhada brilhante no ombro da constelação de Órion.

“A SN2025pht é surpreendente porque pareceu muito mais vermelha do que quase qualquer outra supergigante vermelha que já vimos explodir como supernova”, acrescentou Kilpatrick. “Isso nos diz que explosões anteriores podem ter sido muito mais luminosas do que pensávamos, porque não tínhamos a mesma qualidade de dados infravermelhos que o JWST pode fornecer agora.”

Por que as supergigantes vermelhas se escondem à vista de todos

O dilúvio de poeira pode ajudar a explicar por que os astrônomos têm lutado para encontrar progenitores de supergigantes vermelhas. A maioria das estrelas massivas que explodem como supernovas são os objetos mais brilhantes e luminosos do céu. Portanto, teoricamente, deveriam ser fáceis de avistar antes de explodirem. Mas não foi o que aconteceu.

Astrônomos postulam que as estrelas mais massivas em processo de envelhecimento também podem ser as mais empoeiradas. Essas espessas camadas de poeira podem ofuscar a luz das estrelas a ponto de torná-las totalmente indetectáveis. As novas observações do JWST corroboram essa hipótese.

“Tenho defendido essa interpretação, mas nem eu esperava ver um exemplo tão extremo como o SN2025pht”, disse Kilpatrick. “Isso explicaria por que essas supergigantes mais massivas estão ausentes, já que tendem a ser mais empoeiradas.”

Surpresas na composição da poeira

Além da presença da poeira em si, a composição da poeira também foi surpreendente. Enquanto supergigantes vermelhas tendem a produzir poeira de silicato rica em oxigênio, a poeira desta estrela parecia rica em carbono. Isso sugere que a forte convecção nos últimos anos da estrela pode ter dragado carbono de seu interior, enriquecendo sua superfície e alterando o tipo de poeira que ela produzia.

“Os comprimentos de onda infravermelhos das nossas observações se sobrepõem a uma importante característica de poeira de silicato, característica de alguns espectros de supergigantes vermelhas”, disse Kilpatrick. “Isso nos diz que o vento era muito rico em carbono e menos rico em oxigênio, o que também foi um tanto surpreendente para uma supergigante vermelha com essa massa.”

Uma nova era para estrelas em explosão

O novo estudo marca a primeira vez que astrônomos utilizam o JWST para identificar diretamente uma estrela progenitora de supernova, abrindo caminho para muitas outras descobertas. Ao capturar a luz no espectro infravermelho próximo e médio, o JWST pode revelar estrelas ocultas e fornecer informações que faltam sobre como as estrelas mais massivas vivem e morrem.

A equipe agora busca supergigantes vermelhas semelhantes que possam explodir como supernovas no futuro. Observações do futuro Telescópio Espacial Nancy Grace Roman da NASA podem auxiliar nessa busca. O Roman terá resolução, sensibilidade e cobertura de comprimento de onda infravermelho para observar essas estrelas e, potencialmente, testemunhar sua variabilidade à medida que expelem grandes quantidades de poeira perto do fim de suas vidas.

“Com o lançamento do JWST e o próximo lançamento do Roman, este é um momento emocionante para estudar estrelas massivas e progenitoras de supernovas”, disse Kilpatrick. “A qualidade dos dados e as novas descobertas que faremos excederão qualquer coisa observada nos últimos 30 anos.”

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