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O Suspiro Final de Uma Estrela

Uma equipe de pesquisadores liderados pelo Caltech observaram a morte peculiar de uma estrela massiva, que explodiu numa supernova que se apagou rapidamente. Essas observações sugerem que a estrela tinha uma companheira invisível, sugando a massa da estrela para deixar para trás uma estrela que explodiu como supernova. A explosão, acreditam os astrônomos resultou numa estrela de nêutrons morta orbitando sua densa e compacta companheira, sugerindo, que, pela primeira vez, os astrônomos puderam testemunhar o nascimento de um sistema binário de estrelas de nêutrons compactas.

Quando uma estrela massiva, com no mínimo 8 vezes a massa do Sol, esgota todo o seu combustível em seu núcleo, o núcleo colapsa sobre a própria estrela e então sofre um rebote que resulta numa poderosa explosão chamada de supernova. Depois da explosão, todas as camadas externas da estrela são expelidas, deixando para trás uma densa estrela de nêutrons, uma estrela que tem o tamanho de uma cidade, mas mais massa que o Sol. Os astrônomos costumam brincar e dizer que uma colherada de uma estrela de nêutrons pesa mais que uma montanha.

Durante uma supernova, a estrela moribunda, expele todo o material nas suas camadas externas. Normalmente, esse material tem algumas vezes a massa do Sol. Contudo, o evento registrado pelos astrônomos do Caltech, conhecido como iPTF 14gqr, ejetou matéria com somente 1 quinto da massa do Sol.

Os astrônomos observaram o colapso do núcleo de uma estrelas, mas eles observaram pouca massa sendo ejetada. Como astrônomo gosta de dar nome para tudo, isso não ficaria de fora, e foi chamado de supernova de envelope ultra arrancado, e já havia sido previsto que esse tipo de supernova existe, há muito tempo. Mas essa foi a primeira vez que os astrônomos puderam observar o colapso do núcleo de uma estrela massiva que tem pouca matéria.

O fato da estrela ter explodido, indica que antes desse fato ela estava envelopada numa grande quantidade de matéria, ou o seu núcleo nunca ficaria tão pesado a ponto de colapsar. Então a questão é, para onde foi toda essa matéria?

Os pesquisadores inferiram que só tinha uma saída, a massa foi roubada, a estrela tinha uma companheira compacta e densa, uma anã branca, ou uma estrela de nêutrons, ou um buraco negro, perto o suficiente para gravitacionalmente roubar matéria dela antes dela explodir. A estrela de nêutrons que foi deixada para trás a partir da supernova surgiu numa órbita com essa companheira densa. Observando esse objeto, o que os astrônomos observaram na verdade foi o nascimento de uma estrela de nêutrons compacta binária. Pelo fato da nova estrela de nêutrons e da sua companheira estarem muito próximas, elas eventualmente irão se fundir, num evento parecido com aquele de 2017, que gerou as ondas gravitacionais a partir da colisão de duas estrelas de nêutrons.

O objeto observado pelos astrônomos, não só foi um evento notável, mas observar ele, foi um golpe de sorte, já que esses fenômenos são raros e curtos. E é só através das observações dessas fases iniciais de uma supernova que os pesquisadores podem deduzir as origens das explosões de uma estrela massiva.

Para conseguir observar esses fenômenos, os astrônomos precisam de programas de observação de eventos transientes, como eles chamam, muito bem coordenados numa rede no mundo todo, para que possam ter a chance de observar as fases iniciais das supernovas. Sem os dados do início da explosão é complicado dizer se a explosão começou no colapso do núcleo ou da estrela massiva com um envelope de aproximadamente 500 vezes o raio do Sol.

Esse evento em particular, foi observado pela primeira vez no Observatório Palomar, como parte do programa conhecido como Intermediate Palomar Transient Factory, ou iPTF, um programa de observação que toda noite vasculha o céu procurando por fenômenos transientes de curta duração como supernovas. Pelo fato do iPTF manter uma boa vigília do céu, o evento iPTF 14gqr foi observado nas primeiras horas depois da explosão. Como a Terra gira, e o telescópio Palomar deixa de observar o objeto, os astrônomos ao redor do mundo colaboraram para monitorar o iPTF 14gqr, de forma contínua, observando a sua evolução com telescópios espalhados pelo mundo e que fazem parte atualmente da rede de observatórios conhecida como GROWTH.

O Zwicky Transient Facility, o sucessor do iPTF no Observatório Palomar, está examinando o céu de forma mais ampla e frequentemente ele registra mais desses eventos raros, que são 1% de todas as observações de explosões. Essas pesquisas, em parceria com redes coordenadas, permitirão aos astrônomos entenderem melhor como sistemas binários compactos evoluem, a partir de estrelas massivas binárias.

Fonte:

https://www.caltech.edu/about/news/dying-star-emits-whisper-84057

https://authors.library.caltech.edu/90266/4/1810.05181.pdf

Sérgio Sacani

Formado em geofísica pelo IAG da USP, mestre em engenharia do petróleo pela UNICAMP e doutor em geociências pela UNICAMP. Sérgio está à frente do Space Today, o maior canal de notícias sobre astronomia do Brasil.

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