À medida que os fenômenos astronômicos avançam, as supernovas estão entre as mais fascinantes e espetaculares. Esse processo ocorre quando certos tipos de estrelas atingem o fim de sua vida útil, onde explodem e jogam fora as camadas externas. Graças a gerações de estudos, os astrônomos conseguiram classificar as supernovas mais observadas em uma de duas categorias (Tipo I e Tipo II) e determinar quais tipos de estrelas são os progenitores de cada uma.
No entanto, até o momento, os astrônomos foram incapazes de determinar que tipo de estrela eventualmente leva a uma supernova Tipo Ic - um especial da classe em que uma estrela sofre colapso do núcleo depois de ser destituída de hidrogênio e hélio. Mas graças aos esforços de duas equipes de astrônomos que estudaram os dados de arquivo do Telescópio espacial Hubble, Agora, os cientistas descobriram a estrela muito procurada que causa esse tipo de supernova.
Basicamente, acredita-se que as supernovas tipo I resultem de sistemas binários que consistem em uma anã branca e uma estrela companheira orbitando intimamente. Com o tempo, a anã branca começará a sugar o material do companheiro até que uma massa crítica seja atingida. A anã branca super-embalada experimenta o colapso do núcleo e explode em uma explosão incrivelmente brilhante de material e energia.
No caso das supernovas do tipo Ic, que representam cerca de 20% das estrelas massivas que explodem do colapso do núcleo, a estrela perdeu sua camada externa de hidrogênio e a maior parte de seu hélio. Acredita-se que essas estrelas estejam entre as mais massivas conhecidas - com pelo menos 30 massas solares - e permanecem brilhantes mesmo após o derramamento de suas camadas externas. Portanto, tem sido um mistério o motivo pelo qual os astrônomos não foram capazes de detectar um antes de se tornar supernova.
Felizmente, em 2017, uma supernova Tipo Ic foi observada em um aglomerado de jovens estrelas na galáxia espiral NGC 3938, localizada a aproximadamente 65 milhões de anos-luz de distância. A descoberta inicial foi feita por astrônomos nos Observatórios Tenagra no Arizona, mas as duas equipes de astrônomos se voltaram para Hubble para identificar a localização exata da fonte.
A primeira equipe, liderada por Schuyler D. Van Dyk - um cientista sênior do Centro de Processamento e Análise de Infravermelho (IPAC) da Caltech - fotografou a jovem supernova em junho de 2017 com Do Hubble Câmera de campo amplo 3 (WFC 3). Eles então usaram esta imagem para localizar o candidato progenitor no arquivo Hubble fotos tiradas da NGC 3938 em dezembro de 2007.
A segunda equipe, liderada por Charles Kilpatrick, da Universidade da Califórnia em Santa Cruz, observou a supernova em junho de 2017 em imagens de infravermelho usando um dos telescópios de 10 m da NASA. Observatório Keck no Havaí. A equipe analisou o mesmo arquivo Hubble fotos como a equipe de Van Dyk para descobrir a fonte possível.
Ambas as equipes publicaram estudos que indicaram que o progenitor era provavelmente um supergigante azul localizado em um dos braços espirais do NGC 3938. Como Van Dyk indicou em um recente comunicado de imprensa da NASA, “Encontrar um progenitor de boa-fé de uma supernova Ic é um grande prêmio na busca por progenitores. Agora, pela primeira vez, temos um objeto candidato claramente detectado. ”
O fato de a supernova (designada SN 2017ein) ter sido detectada também foi bastante feliz, como Kilpatrick explicou:
“Tivemos a sorte de a supernova estar próxima e muito brilhante, cerca de 5 a 10 vezes mais brilhante que outras supernovas do tipo Ic, o que pode ter facilitado a localização do progenitor. Os astrônomos observaram muitas supernovas do Tipo Ic, mas estão muito longe para serem resolvidas pelo Hubble. Você precisa de uma dessas estrelas brilhantes e maciças em uma galáxia próxima para explodir. Parece que a maioria das supernovas tipo Ic é menos massiva e, portanto, menos brilhante, e é por isso que não conseguimos encontrá-las. "
Com base na avaliação do progenitor, as duas equipes ofereceram duas possibilidades para a identidade da fonte. Por um lado, eles sugeriram que poderia ser uma única estrela robusta entre 45 e 55 massas solares que queimava muito brilhante e quente, fazendo com que queimasse suas camadas externas de hidrogênio e hélio antes de sofrer um colapso gravitacional.
Uma segunda possibilidade era que o progenitor fosse um sistema binário maciço composto por uma estrela que tinha entre 60 e 80 massas solares e uma companheira com 48 massas solares. Nesse cenário, a estrela mais massiva foi despida de suas camadas de hidrogênio e hélio por seu companheiro antes de explodir como uma supernova.
A segunda possibilidade foi uma surpresa, já que não é o que os astrônomos esperam com base nos modelos atuais. Quando se trata de supernovas tipo I, os astrônomos esperam que os sistemas binários sejam constituídos por estrelas de menor massa, geralmente uma estrela de nêutrons com um companheiro que deixou sua sequência principal e se expandiu para se tornar um gigante vermelho.
A descoberta desse progenitor, portanto, resolve um mistério para os astrônomos. Há algum tempo, eles sabem que as supernovas tipo Ic são deficientes em hidrogênio e hélio e não sabem ao certo o porquê. Uma explicação possível era que eles foram arrancados por ventos fortes de partículas carregadas. Mas nenhuma evidência disso foi encontrada.
A outra possibilidade envolvia pares binários em órbita próxima, nos quais uma estrela era retirada de suas camadas externas antes de explodir. Mas, nesse caso, eles descobriram que a estrela que foi despida de material ainda era massiva o suficiente para eventualmente explodir como uma supernova Tipo Ic.
Como explicou Ori Fox, pesquisadora do Instituto de Ciências do Telescópio Espacial (STSI) em Baltimore e membro da equipe de Van Dyk:
“Desembaraçar esses dois cenários para produzir supernovas do tipo Ic afeta nossa compreensão da evolução estelar e formação de estrelas, incluindo como as massas de estrelas são distribuídas quando nascem e quantas estrelas se formam nos sistemas binários em interação. E essas são perguntas que não apenas os astrônomos que estudam supernovas querem saber, mas todos os astrônomos estão atrás. ”
As duas equipes também indicaram que não poderão confirmar a identidade da estrela progenitora até que a supernova desapareça em cerca de dois anos. No momento, eles esperam usar os recursos da NASA Telescópio Espacial James Webb (JWST), que está programado para ser lançado em 2021, para verificar se o progenitor ainda está muito brilhante (como esperado) e fazer medições mais precisas de seu brilho e massa.
Esta última descoberta não apenas preenche alguns dos buracos em nosso conhecimento sobre como algumas estrelas se comportam quando atingem o final de sua fase principal de sequência, mas também fornece aos astrônomos a oportunidade de aprender mais sobre a formação e evolução de estrelas em nosso Universo. . Quando os telescópios da próxima geração se tornarem disponíveis nos próximos anos, os astrônomos esperam obter informações vitais sobre essas questões.
O estudo liderado por Van Dyk, intitulado "SN 2017ein e a possível primeira identificação de um progenitor de supernova tipo Ic", apareceu em The Astrophysical Journal em junho. O segundo estudo, "Um progenitor em potencial para a supernova Tipo Ic 2017ein", apareceu no Avisos mensais da Royal Astronomical Society em outubro passado.
