Astrônomos rastreiam uma estrela fugitiva até a supernova de uma antiga companheira.

Astrônomos reforçaram previsões antigas de que estrelas massivas fugitivas poderiam ter se originado em pares binários e sido dramaticamente ejetadas para o espaço quando suas estrelas companheiras sofreram explosões de supernova. 

Por meio de uma combinação de observações e modelos estelares, uma equipe liderada por Baha Dinçel, da Universidade de Jena, na Alemanha, revelou que a estrela HD 254577 provavelmente fez exatamente isso — e que suas origens podem ser rastreadas até uma companheira cujos remanescentes agora formam a Nebulosa da Medusa. A pesquisa foi publicada na revista Astronomy & Astrophysics .

Rastreando a trajetória de voo do HD 254577. Crédito: Baha Dinçel et al. 

Estrelas em fuga e uma teoria clássica

Enquanto a maioria das estrelas — incluindo o nosso próprio Sol — se move lentamente em relação às suas vizinhas, as estrelas "fugitivas" atravessam o espaço interestelar a velocidades de dezenas a centenas de quilômetros por segundo. Os astrônomos já conhecem muitas estrelas fugitivas que outrora fizeram parte de densos aglomerados estelares, mas foram ejetadas por impulsos gravitacionais exercidos por vizinhas muito maiores. Contudo, esse mecanismo tem dificuldades em explicar a origem das estrelas fugitivas mais massivas, que são difíceis de acelerar a altas velocidades dessa maneira.

Em 1961, o astrônomo holandês Adriaan Blaauw apresentou uma ideia alternativa: que cada estrela massiva fugitiva já fez parte de um par binário, mas foi liberada de sua dança gravitacional quando sua estrela companheira sofreu uma supernova de colapso de núcleo, deixando para trás uma nebulosa de gás e poeira.

Décadas depois, as evidências concretas para a teoria de Blaauw continuam escassas — com uma exceção notável. "HD 37424, uma estrela de 12 a 13 massas solares localizada dentro do remanescente de supernova S147, é atualmente o único exemplo de alta confiabilidade de um sistema binário-supernova em fuga", diz Dinçel.

"Nosso objetivo é identificar mais sistemas desse tipo para construir uma amostra estatisticamente significativa, o que motiva nossa busca por estrelas fugitivas ainda localizadas dentro dos remanescentes de supernova de suas estrelas-mãe."

Como a equipe recrutou novos candidatos

Para buscar possíveis candidatos, a equipe de Dinçel combinou pistas coletadas de diversas fontes. Isso incluiu dados astrométricos do observatório Gaia da ESA , que mediram com precisão as posições e os movimentos das estrelas em relação a objetos de fundo mais distantes. Além disso, analisaram dados espectroscópicos de estrelas fugitivas, revelando informações sobre suas temperaturas, composições e estágios evolutivos.

Um candidato em particular se destacou, com as observações combinadas revelando que HD 254577 é uma estrela massiva e altamente evoluída que não faz mais parte de um par binário — o que está de acordo com a expectativa de que ela tenha coevoluído com uma companheira semelhante, atendendo aos critérios para uma estrela progenitora de supernova.

Por fim, a equipe aplicou técnicas de modelagem estelar para reconstruir a trajetória de voo passada de HD 254577. "Ao comparar sua cinemática com a de estrelas vizinhas, demonstramos com muito mais confiança do que era possível anteriormente que HD 254577 é uma estrela fugitiva genuína", explica Dinçel.

Vinculando HD 254577 à água-viva

Em suma, os resultados fornecem evidências robustas de que HD 254577 foi ejetada para o espaço quando sua companheira binária explodiu em supernova, provavelmente entre 10.000 e 30.000 anos atrás. Isso teria deixado para trás os remanescentes de sua antiga companheira — conhecidos como IC 443, ou a "Nebulosa da Água-viva".

"Embora a medição do movimento próprio da estrela de nêutrons associada seja altamente incerta, sua cauda de raios X cometária indica claramente um movimento de afastamento do mesmo local da explosão da estrela fugitiva", continua Dinçel.

O que isso significa para pesquisas futuras

De maneira mais geral, os resultados reforçam as previsões anteriores de Blaauw sobre como os momentos finais de um par binário podem se desenrolar após uma supernova, e como as evidências da antiga companhia de uma estrela fugitiva podem ser encontradas na distribuição de gás e poeira ejetados pela explosão.

"Nossos resultados mostram que o verdadeiro centro de explosão de um remanescente de supernova pode estar longe de seu centro geométrico, já que a IC 443 está se expandindo assimetricamente através de densas nuvens moleculares", diz Dinçel. "Eles também indicam que a progenitora era uma estrela muito massiva, com uma massa inicial de cerca de 30 massas solares."

A descoberta poderá agora orientar a busca por outras estrelas massivas fugitivas e permitir que os astrônomos rastreiem suas origens até os remanescentes de suas antigas companheiras.

Phys.org