Em 1054 dC, uma explosão estelar de supernova iluminou os céus com brilho suficiente para ser vista da Terra durante o dia, por 23 dias seguidos e foi vista por chineses e nativos americanos.
Seus vestígios ainda existem hoje como a Nebulosa do Caranguejo, e novas pesquisas nos dão nossa melhor ideia do que exatamente aconteceu para causar tal fenômeno.
Com base na análise de uma supernova mais recente rotulada SN 2018zd, os astrônomos pensam que tanto a SN 2018zd quanto a supernova 1054 CE são supernovas de captura de elétrons – um terceiro tipo raro de supernova ao lado do tipo I (termonuclear) e do tipo II (colapso do núcleo).
Os especialistas levantaram hipóteses sobre este terceiro tipo de estrela em explosão por décadas, embora a evidência física real de supernovas de captura de elétrons seja difícil de encontrar. As características incomuns do SN 2018zd – a apenas 31 milhões de anos-luz de distância – podem ser as primeiras que realmente identificamos adequadamente.
“Esta supernova está literalmente nos ajudando a decodificar registros milenares de culturas de todo o mundo”, diz o astrofísico Andrew Howell, da Universidade da Califórnia, Santa Bárbara (UCSB). “E está nos ajudando a associar uma coisa que não entendemos totalmente, a Nebulosa do Caranguejo, com outra coisa sobre a qual temos registros modernos incríveis, essa supernova.
“No processo, ele está nos ensinando sobre física fundamental: como algumas estrelas de nêutrons são feitas, como estrelas extremas vivem e morrem e sobre como os elementos de que somos feitos são criados e espalhados pelo Universo.”
Cada estrela está em uma batalha constante com a gravidade, com a fusão contínua ou átomos densamente compactados que prolongam sua vida útil. No caso das supernovas, normalmente ou um aumento na massa leva a uma explosão termonuclear descontrolada (tipo I), ou a estrela fica sem combustível e seu núcleo de ferro entra em colapso (tipo II).
Mesmo antes dessa descoberta, porém, os cientistas suspeitavam de um terceiro cenário: onde os elétrons no núcleo de oxigênio-neônio-magnésio de uma estrela se esmagam em núcleos atômicos, causando o colapso sob seu próprio peso. Um equilíbrio muito preciso é necessário para isso, caso contrário, a estrela é muito pesada ou leve para ser puxada para a agonia desta maneira particular.
Impressão artística de uma estrela gigante superassintótica e seu núcleo. (S. Wilkinson; Observatório Las Cumbres)
Os cientistas já haviam descoberto que uma supernova de captura de elétrons deveria se formar a partir de uma estrela rara e maciça do ramo gigante superassintótico (UCSB – na sigla em inglês) e atender a cinco outros critérios – extensa perda de massa antes da fase de supernova, uma composição química incomum, uma explosão fraca, baixa radioatividade e um núcleo rico em nêutrons.
Usando imagens de arquivo tiradas pelo Telescópio Espacial Hubble antes da explosão de SN 2018zd, bem como leituras mais recentes pós-explosão, os astrônomos notaram que SN 2018zd atendeu a todos os seis indicadores para uma supernova de captura de elétrons – a primeira supernova registrada do tipo.
“Começamos perguntando ‘por que toda essa esquisicite?’”, Disse o astrofísico Daichi Hiramatsu, da UCSB. “Em seguida, examinamos todos os aspectos do SN 2018zd e percebemos que todos eles podem ser explicados no cenário de captura de elétrons.”
Embora se pensasse que a Nebulosa do Caranguejo era o resultado de uma supernova de captura de elétrons, é muito mais complicado tentar juntar as peças da física de uma explosão observada na Terra há mil anos. A nova pesquisa torna mais provável que o evento 1054 CE foi uma explosão do tipo III e explica parcialmente seu brilho.
A equipe acredita que o material lançado pela explosão da estrela colidiu com os restos da supernova, aumentando sua luminosidade no céu, porque exatamente o mesmo efeito foi observado para acontecer para SN 2018zd.
O astrônomo Ken Nomoto, da Universidade de Tóquio, no Japão, que fez a primeira previsão de supernovas por captura de elétrons em 1980, pôde ver sua hipótese apoiada por novas descobertas descobertas mais de quatro décadas depois.
“Estou muito satisfeito que a supernova de captura de elétrons foi finalmente descoberta, que meus colegas e eu previmos que existisse e tivesse uma conexão com a Nebulosa do Caranguejo há 40 anos”, disse Nomoto.
“Agradeço muito os grandes esforços envolvidos na obtenção dessas observações. Este é um caso maravilhoso de combinação de observações e teoria.”
A pesquisa foi publicada na Nature Astronomy.