Por Alison Klesman, via Astronomy Magazine. traduzido e adaptado por Felipe Sérvulo.
Observações feitas apenas algumas horas depois de uma explosão de supernova ajudaram a iluminar o ambiente da estrela pouco antes de sua morte.
SNR E0519-69.0, localizada na Grande Nuvem de Magalhães, é um remanescente de supernova deixado para trás após uma estrela maciça explodir. Tais restos em expansão são tudo o que resta após as lágrimas de ondas de choque através da estrela progenitora e seu ambiente próximo. raios-X: NASA / CXC / Rutgers / J.Hughes; Optical: NASA / STScI
Quando estrelas massivas (na ordem de dez ou mais vezes a massa do nosso Sol) acabam suas vidas, eles originam uma grande explosão. Em um instante, essas estrelas mortas (em supernovas do tipo II) enviam uma onda de choque enorme, espalhando o conteúdo de seus interiores – hidrogênio, hélio e elementos mais pesados que incluem o silício, oxigênio e ferro – no meio interestelar, polvilhando o material que servirá para formar futuras estrelas, sistemas solares e até mesmo a vida, em toda a galáxia.
Supernovas têm sido observadas, tanto dentro de nossa galáxia quanto em outras, há milhares de anos, e seus resultados podem ser observados como nebulosas, estrelas de nêutrons e buracos negros. Mas o que é que realmente faz com que essas estrelas explodam? A resposta é: Não sabemos.
Mas Ofer Yaron, do Instituto de Ciência Weizmann, em Israel e seus colegas acabaram de nos levar um pouco mais próximos de encontrar essa resposta. Em um artigo publicado recentemente na revista Nature Physics, Yaron e seus colegas relatam suas medições da supernova SN2013fs, que explodiu na galáxia NGC 7610 em 2013. Os resultados representam algumas das primeiras observações pós-explosão de um evento de supernova, incluindo o mais antigo espectro de uma supernova jamais visto, lançando luz sobre os últimos dias da estrela que está morrendo.
Lendo o gás
O que sabemos é que a evolução de uma estrela antes de sua explosão provavelmente detém pistas importantes sobre os processos que precedem uma supernova do Tipo II. O comportamento da estrela, tais como o seu crescimento em uma supergigante vermelha e a perda de massa que ela experimenta durante esta fase, afeta os resultados que vemos quando a estrela não explode Mas a fase de supergigante vermelha é realmente muito curta (cosmicamente falando, esta fase pode durar entre algumas centenas de milhares de talvez um milhão de anos), por isso raramente vemos estrelas nesta parte do seu ciclo de vida.
Como supernovas são instantâneas e imprevisíveis, nós também raramente as flagramos, quando elas já estão explodindo. A chance de ver uma supernova no momento que ela está ocorrendo, ao invés de dias ou semanas mais tarde, poderia se traduzir em dados necessários para rastrear a evolução da estrela e até mesmo entender o instante da explosão em si.
Um dos processos nos quais os astrônomos estão observando para traçar a história da gigante vermelha é a perda de massa. A massa pode ser perdida por meio da expansão através das idades estrela, bem como através de erupções de alta atmosfera da estrela. Esta perda de massa pode causar uma “concha” de material circunstelar que cobre a estrela. E quando a supernova ocorre, a maneira como ela acende este material pode assim dizer aos astrônomos sobre como o material que foi perdido, destacando a história mais recente da estrela como os últimos anéis no tronco de uma árvore.
Quando a supernova ocorre, a onda de choque que produz provoca um processo chamado fotoionização, que retira elétrons longe do gás ao redor da estrela. Pouco tempo depois, todos estes elétrons livres se recombinam com os átomos do gás do reservatório (num processo chamado apropriadamente de recombinação), o que faz com que o gás brilhe. Estudar o espectro resultante do gás revela a informação sobre os elementos na concha deste gás, assim como a sua densidade, movimentos, e a distância do gás da estrela.
À medida que a onda de choque passa através do invólucro em torno da estrela, ela revela características diferentes, todas os quais fornecem informações tridimensionais sobre a estrutura da nuvem. Toda esta informação pode ser usada para reconstruir uma imagem do ambiente em torno da estrela pouco antes da supernova ocorrer.
A chave da questão, porém, é o que trava a supernova em seus estágios iniciais, porque, a medida que a onda de choque progride através do material em torno da estrela que está morrendo, ela rapidamente o distorce e sopra-o, apagando as informações como uma lousa mágica cósmica.
Observações SN2013fs
SN2013fs foi detectadoa pela primeira vez em outubro de 2013 pelo Survey (levantamento de dados) do Palomar Transient Factory (GIP). O evento foi rapidamente seguido em vários comprimentos de onda, incluindo raios-X, ultravioleta, ópticos e infravermelhos. Estas observações de acompanhamento incluem a maior espectroscopia de uma supernova tipo II já obtida. A explosão foi identificada pela primeira vez apenas três horas depois que ocorreu, e o primeiro espectro foi feito no prazo de seis horas após o evento inicial.
As observações são consistentes com uma concha de material em torno da estrela a uma distância de cerca de 10^13 km – que é um pouco mais do que 66 vezes a distância Terra-Sol. Modelos indicam que a maior parte deste material foi ejetado dentro dos últimos cem dias de vida da estrela. Mas, como a velocidade da nuvem de gás ao redor da estrela não poderia ser medida diretamente, ainda é difícil dissociar os efeitos de uma breve explosão de perda de massa antes do evento de supernova de longo prazo.
Felizmente, pesquisas como a que identificaram SN2013fs estão em ascensão. O mais provável é que “jovens” eventos de supernovas adicionais receberão o acompanhamento necessário para começarmos a entender melhor a física que leva a esses eventos cataclísmicos em primeiro lugar.