Astrônomos fizeram a primeira detecção de uma supernova em ondas de rádio, descobrindo que uma anã branca explodindo estava se alimentando de uma estrela companheira como um vampiro cósmico antes de explodir. Em vez de beber sangue como os vampiros lendários, essa estrela morta-viva se banqueteava avidamente com o material rico em hélio de sua vítima estelar, o que acabou levando à sua própria morte.
Supernova designada SN 2020eyj, este Tipo Ia Super Nova foi descoberto pela câmera Zwicky Transient Facility na montanha Palomar. Esta descoberta foi seguida pelo telescópio óptico nórdico em La Palma e o grande telescópio Keck no Havaí. Esses acompanhamentos revelaram que o material ao redor da supernova era incomumente dominado por matéria rica em hélio, tornando-a diferente de outras supernovas do Tipo Ia.
“Assim que vimos as assinaturas de forte interação com o material do companheiro, tentamos detectá-lo também na emissão de rádio”, disse o principal autor da pesquisa e pesquisador de pós-doutorado do Departamento de Astronomia da Universidade de Estocolmo, Erik Kool, em um comunicado. “A detecção em rádio [waves] é a primeira de uma supernova do Tipo Ia – algo que os astrônomos tentam fazer há décadas”.
Relacionado: Estrondo! Astrônomos acabaram de assistir à maior explosão de fúria espacial em 3 anos
Fortes assinaturas de hélio detectadas na luz do sistema em explosão levaram a equipe a teorizar que a estrela companheira sendo drenada pela anã branca condenada é rica no elemento. A equipe por trás das descobertas também descobriu que a estrela doadora companheira havia sido praticamente despojada de material antes da explosão.
Ondas de rádio como as usadas para detectar esta supernova são causadas quando o material ejetado por uma estrela em explosão colide com a matéria circundante, chamada de material circunstelar; isso resulta em partículas como elétrons sendo aceleradas a velocidades próximas à da luz e emitindo as chamadas emissões síncrotron, que podem incluir ondas de rádio.
Se a supernova ocorrer em um ambiente dito “limpo” sem material circunstelar, essas ondas de rádio estariam ausentes. Os astrônomos nunca detectaram essas emissões de rádio provenientes de uma supernova Tipo Ia – até agora.
As supernovas do tipo Ia fornecem uma saída de luz padrão que é tão uniforme de evento para evento que os astrônomos se referem a elas como “velas padrão”. A luz emitida por eles pode ser usada tanto como um medidor cósmico para determinar a distância da Terra a uma supernova, quanto para medir a taxa na qual o universo está se expandindo.
No entanto, apesar dessa utilidade, os pesquisadores ainda estão um pouco no escuro sobre como as supernovas do Tipo Ia são causadas. A teoria predominante é que as supernovas do Tipo Ia são desencadeadas quando uma estrela anã branca compacta se alimenta de muita matéria de uma estrela companheira, que pode ser qualquer tipo de estrela, de uma estrela gigante a outra anã branca, mas esta nova pesquisa mostra que isso poderia acontecer de maneiras diferentes.
“Esta é claramente uma supernova de Tipo Ia muito incomum, mas ainda relacionada àquelas que usamos para medir a expansão do universo”, disse o coautor e pesquisador do Departamento de Física da Universidade de Estocolmo, Joel Johansson. “Enquanto as supernovas normais do Tipo Ia parecem explodir sempre com o mesmo brilho, esta supernova diz-nos que existem muitos caminhos diferentes para a explosão de uma estrela anã branca.”
Como as estrelas mortas sobem explosivamente da sepultura
Anãs brancas como a que existiu no sistema estudado são remanescentes estelares que se formam quando estrelas de massas semelhantes ao Sol esgotaram seu combustível para a fusão nuclear, chegando ao fim de suas vidas.
A exaustão de hidrogênio para converter em hélio nos núcleos de estrelas semelhantes ao sol resulta na pressão de radiação externa que sustenta as estrelas contra a pressão interna da gravidade cessando. Isso faz com que o núcleo colapse e as camadas externas da estrela aumentem de 100 a 1.000 vezes o diâmetro original da estrela durante o que é chamado de fase gigante vermelha. O sol entrará nesta fase gigante vermelha em cerca de 5 bilhões de anos, inchando e engolindo os planetas internos, incluindo a Terra. Isso deixará um núcleo estelar em resfriamento, uma estrela anã branca morta, cercada por material estelar derramado, uma estrela anã branca morta.
Este é o fim de estrelas solitárias como o Sol, mas as anãs brancas em sistemas binários podem voltar à vida se o material de uma estrela companheira fluir para sua superfície. Isso não apenas pode desencadear mais fusão nuclear na superfície dessas estrelas, mas se essas estrelas mortas-vivas acumularem muito material, isso as empurrará para além do que é conhecido como limite de Chandrasekhar com resultados explosivos.
Definido como uma massa de 1,4 vezes a do sol, o limite de Chandrasekhar é a linha divisória entre uma estrela que pode virar supernova e outra que não pode. Isso significa que a superalimentação pode fazer com que uma anã branca abaixo desse limite reúna massa suficiente para se tornar uma supernova. Exatamente como essa superalimentação ocorre não é bem compreendido. Observações em ondas de rádio como esta podem ajudar a entender melhor esse processo.
A equipe por trás desta pesquisa disse que um acompanhamento abrangente das ondas de rádio de SN 2020eyj e supernovas semelhantes do Tipo Ia poderia definir melhor as características dos sistemas estelares dos quais elas explodem.
A pesquisa da equipe foi publicada na quarta-feira (17 de maio) na revista Natureza (abre em nova aba).
