Astrônomos acabaram de observar uma estrela 1.540 vezes maior que o nosso Sol se transformar em uma hipergigante. Será que ela vai explodir em uma supernova?

 "A evolução futura do WOH G64 permanece incerta."

Uma ilustração do sistema binário do WOH G64 rodeado por um denso anel de poeira. (Crédito da imagem: Daniel Cea Martinez) 

Astrônomos testemunharam uma das maiores estrelas do nosso universo se transformando em um raro corpo celeste, e essa dramática metamorfose pode ser o prelúdio de uma poderosa explosão de supernova que dará origem a um buraco negro a partir dessa estrela.

A estrela condenada em questão é WOH G64 (também conhecida como IRAS 04553–6825), localizada em uma galáxia satélite da Via Láctea conhecida como Grande Nuvem de Magalhães (LMC), a cerca de 163.000 anos-luz de distância. A estrela tem cerca de 1.540 vezes o tamanho do Sol , com quase 30 vezes a massa da nossa estrela e um brilho impressionante de 282.000 vezes. Descoberta na década de 1970, WOH G64 sempre pareceu ser uma estrela supergigante vermelha cercada por um anel, ou toro, de poeira densa.

No entanto, em 2014, a aparência dessa supergigante começou a mudar. Uma equipe de astrônomos, liderada por Gonzalo Muñoz-Sanchez, do Observatório Nacional de Atenas, notou a mudança na cor da estrela, juntamente com um aumento correspondente em sua temperatura superficial. Muñoz-Sanchez e seus colegas determinaram que isso deve representar a transformação de uma supergigante vermelha em uma rara hipergigante amarela, o que também pode significar que os astrônomos estão testemunhando uma estrela "morrer" em tempo real.

"O destino de estrelas com massas iniciais entre 23 e 30 massas solares após evoluírem para supergigantes vermelhas ainda é incerto. Nesse caso, WOH G64 era a supergigante vermelha mais extrema conhecida, com uma massa estimada em cerca de 28 massas solares", disse Muñoz-Sanchez ao Space.com. "Ainda não está claro se essas estrelas explodem como supernovas , colapsam diretamente em buracos negros ou evoluem da fase de supergigante vermelha para um estágio de hipergigante amarela antes de encerrar suas vidas. WOH G64 pode ser a resposta para essa questão."

Os resultados da equipe representam a primeira evidência de que um objeto estelar extremo pode mudar sua temperatura e evoluir de vermelho para amarelo no período de um ano — e de maneira suave e silenciosa.

"Isso é especialmente surpreendente porque mudanças rápidas nas estrelas são normalmente associadas a processos violentos ou abruptos", continuou Muñoz-Sanchez.

Mas isso não foi tudo que a equipe descobriu sobre essa imensa estrela. Os cientistas também descobriram que WOH G64 não está sozinha. 

Viva rápido, morra jovem… mas não sozinho

Com apenas 5 milhões de anos, WOH G64 é uma jovem estrela em comparação com outras, como o nosso Sol, de 4,6 bilhões de anos, e por isso pode parecer um pouco injusto que esteja chegando ao fim de sua vida. Isso ocorre porque estrelas massivas como essa "vivem rápido e morrem jovens", consumindo o combustível necessário para a fusão nuclear mais rapidamente do que estrelas de tamanho modesto.

Embora essa curta duração de vida seja uma característica de todas as estrelas massivas, os estágios finais da vida desses titãs estelares não são tão certos. Por exemplo, nem todas as supergigantes vermelhas perdem suas camadas externas à medida que seus núcleos se contraem para se tornarem hipergigantes amarelas.

"As hipergigantes amarelas são extremamente raras porque representam uma fase de transição de curta duração entre o estágio de supergigante vermelha e a eventual explosão de supernova", disse Muñoz-Sanchez. "Consequentemente, apenas um pequeno número de hipergigantes amarelas confirmadas são conhecidas atualmente, totalizando apenas algumas dezenas de objetos."

Para que essa transformação em hipergigante amarela ocorra, uma estrela massiva precisa de um vento estelar forte o suficiente para remover uma camada externa de material estelar previamente expelido, um processo que eleva sua temperatura. No entanto, apenas as supergigantes vermelhas mais brilhantes conseguem gerar fluxos de material suficientemente poderosos para desencadear essa fase de transição que eventualmente leva à morte da estrela.

Ilustração artística das duas faces de WOH G64: uma supergigante vermelha desde sua descoberta até 2013 e um sistema binário com uma hipergigante amarela e uma estrela quente a partir de 2014.(Crédito da imagem: Patryk Iwanek/OGLE)

A equipe também descobriu que a enorme estrela, na verdade, faz parte de um sistema binário, coexistindo com uma estrela companheira. Isso complica a possível causa de sua transformação, caso a estrela principal esteja absorvendo matéria de sua companheira de forma avida.

"As interações binárias também podem desempenhar um papel crucial na formação de hipergigantes amarelas", disse Muñoz-Sanchez. "Se ocorrer transferência de massa ou remoção do envelope em um sistema binário, o envelope de uma supergigante vermelha pode ser parcialmente removido, potencialmente impulsionando sua evolução em direção às temperaturas amarelas."

O pesquisador prosseguiu explicando que, em um cenário de sistema binário, no qual a evolução da estrela é causada por interações com sua companheira, o sistema binário estaria envolto em um envelope comum, um casulo de gás que circundava ambas as estrelas e o fazia parecer uma supergigante vermelha. A ejeção parcial desse envelope revelaria então as duas estrelas.

"Alternativamente, mesmo que o sistema seja binário, a transição pode ter sido impulsionada por processos estelares intrínsecos. Nesse caso, a estrela pode ter sofrido um episódio eruptivo extraordinário com duração superior a 30 anos e agora está retornando a um estado amarelo e quiescente", acrescentou Muñoz-Sanchez. "Ambas as possibilidades são extremamente raras, e testemunhar qualquer uma delas ocorrer em escalas de tempo humanas é quase inédito."

Assim, a equipe ainda não sabe se sua evolução é consequência das interações entre WOH G64 e sua estrela companheira binária ou se a metamorfose é intrínseca à própria estrela.

"Observações recentes sugerem que algumas das outras supergigantes vermelhas extremas também podem estar em sistemas binários", explicou Muñoz-Sanchez. "Compreender se as propriedades extremas dessas estrelas surgem de sua natureza intrínseca ou de interações binárias é crucial para estudar as populações de estrelas massivas evoluídas, prever suas mortes e interpretar as supernovas que elas produzem, fenômenos que ainda não são totalmente compreendidos."

E entender a natureza binária do WOH G64 não é apenas fundamental para compreender sua vida; esses detalhes são essenciais também para seu fim.

A troca contínua de massa entre as estrelas poderia levar à sua colisão e à fusão dos dois componentes. No entanto, se as interações entre as estrelas forem leves ou inexistentes, a estrela principal evoluiria em direção ao colapso do núcleo, resultando, em última instância, em uma explosão de supernova ou no colapso direto em um buraco negro.

"Em termos astronômicos, WOH G64 parece ser um sistema altamente evoluído, e é possível que ele sofra um colapso do núcleo 'em breve'. Nesse contexto, 'em breve' corresponde a uma escala de tempo que varia de cem a alguns milhares de anos", disse Muñoz-Sanchez. "Tal evento seria extraordinário, e permanece altamente improvável que ocorra durante nossa vida."

Embora, é claro, nem sequer tenhamos certeza de que esta estrela explodirá como uma supernova."

Um artigo sobre esses resultados foi publicado na segunda-feira (23 de fevereiro) na revista Nature .

Space.com