Uma equipe internacional liderada pela Universidade de Yale, mediu pela primeira vez a massa de um tipo de supernova que acreditava pertencer uma subclasse única e confirmaram que ela ultrapassou o que se pensava ser um limite superior para a massa. Essa descoberta, será publicada na próxima edição do Astrophysical Journal, poderá afetar a maneira com a qual os cosmologistas medem a expansão do universo.
Os cosmologistas usam as supernovas do Tipo Ia – violentas explosões de núcleos de estrelas mortas chamadas anãs brancas – como um tipo de régua cósmica para medir as distâncias das galáxias que hospedam essa supernova, bem como, para entender o passado e o futuro da expansão do universo e explorar a natureza da energia escura. Até recentemente pensava-se que as anãs brancas não poderiam exceder o que é conhecido como limite de Chandrasekhar, uma massa crítica em torno de 1.4 vezes a massa do Sol, antes da explosão em supernova. Esse limite uniforme é uma ferramenta chave na medida das distâncias da supernova.
Desde 2003, quatro supernovas foram descobertas que eram tão brilhantes, que os cosmologistas perguntaram a si mesmo se elas não eram anãs brancas que tinham ultrapassado o limite de Chandrasekhar. Essas supernovas foram então denominadas como supernovas “Super-Chandrasekhar”.
Agora Richard Scalzo de Yale, mediu a massa da estrela anã branca que resultou em uma dessas raras supernovas, chamada SN 2007if, e confirmou que ela excedia o limite de Chandrasekhar. Eles também descobriram que a supernova com brilho diferenciado não tinha uma massa central única, mas sim uma concha de material que era ejetado durante a explosão do envelope que circundava o material pré-existente. A equipe espera que essa descoberta forneça um modelo estrutural para se entender às outras supernovas supermassivas.
Usando observações feitas com telescópios no Chile, Havaí e na Califórnia, a equipe foi capaz de medir a massa da estrela central, a concha e o envelope individualmente, fornecendo a primeira evidência conclusiva que o sistema estelar realmente supera o limite de Chandrasekhar. Eles descobriram que a estrela tem uma massa de 2.1 vezes a massa do Sol (mais ou menos 10%), colocando-a bem acima do limite.
A capacidade de medir a massa de todas as partes do sistema estelar pode dizer aos físicos sobre como o sistema pode se desenvolver – um processo que atualmente é pouco entendido. “Nós não sabemos realmente muito sobre como as estrelas que se transformam nesse tipo de supernova”, diz Scalzo. “Nós queremos saber mais sobre esse tipo de estrelas, o que elas são como elas se formam e como se desenvolvem com o tempo.”.
Scalzo acredita que exista uma boa chance da SN 2007if ser resultado da fusão de duas anãs brancas, mais do que resultado de uma única anã branca e espera que o estudo de outras supernovas Super-Chandrasekhar possa ajudar a definir se elas também poderiam ter se desenvolvido a partir da fusão de duas anãs brancas.
Os teóricos continuam a explorar como estrelas com massa acima do limite de Chandrasekhar, que é baseado em um modelo estelar simplificado, poderiam existir sem se colapsarem sobre seu próprio peso. Do mesmo modo, uma subclasse de supernovas governadas por diferentes físicas poderiam ter um efeito dramático na maneira com a qual os cosmologistas as usam para medir a expansão do universo.
“As supernovas estão sendo usada para fazer colocações sobre o destino do universo e a sobre a nossa teoria da gravidade”, diz Scalzo. “Se nós entendermos as mudanças das supernovas, pode ter um impacto significante nas nossas teorias e previsões”.
Theorists continue to explore how stars with masses above the Chandrasekhar limit, which is based on a simplified star model, could exist without collapsing under their own weight. Either way, a subclass of supernovae governed by different physics could have a dramatic effect on the way cosmologists use them to measure the expansion of the universe.
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