A supernova conhecida como 2014C ocorreu há oito anos, mas os cientistas ainda estão observando e aprendendo com suas consequências. A explosão muito fracamente visível é mostrada circulada em vermelho. Crédito: Sloan Digital Sky Survey
Estudo que inclui pesquisadores da Universidade de Chicago analisa as consequências da supernova de 2014.
Um grupo internacional de astrônomos descobriu novas pistas sobre uma misteriosa explosão estelar que foi descoberta há oito anos, mas continua a evoluir mesmo enquanto os cientistas observam.
Os resultados ajudam os astrônomos a entender melhor o processo de como as estrelas massivas – gigantes muito maiores que o nosso próprio sol – vivem e morrem.
O estudo foi publicado no The Astrophysical Journal por um grupo liderado pela Universidade do Texas em Austin (UT Austin) e incluindo cientistas da Universidade de Chicago.
A vida de 2014C
Em 2014, os astrônomos detectaram um súbito ponto brilhante no céu – um sinal claro de que uma estrela havia explodido no espaço.
Quando uma estrela explodindo é detectada pela primeira vez, astrônomos de todo o mundo correm para segui-la com telescópios, pois a luz que ela emite muda rapidamente ao longo do tempo. Observando como ela evolui, usando telescópios que podem ver a luz visível e também raios X, ondas de rádio e luz infravermelha, os cientistas podem deduzir as características físicas do sistema.
Este esquema mostra os vários ejecta e ventos (vermelho e roxo) emitidos pela explosão da estrela (esquerda, amarelo). O disco de envelope comum (azul) envolve ambas as estrelas, a que explode como uma supernova e sua parceira binária (não mostrada). A camada limite ao redor do disco de envelope comum é a fonte do hidrogênio que a equipe detectou. Crédito: B. Thomas et al./UT Austin
Ao fazer isso muitas vezes, os astrônomos identificaram assinaturas e agruparam essas estrelas explodindo em categorias. 2014C, como esse evento em particular foi nomeado, parecia o que é chamado de supernova Tipo Ib. Eles são o que acontece quando as maiores estrelas conhecidas no universo morrem.
De fato, os cientistas pensam que 2014C provavelmente não era originalmente uma, mas duas estrelas orbitando uma à outra, uma maior que a outra. A estrela mais massiva evoluiu mais rapidamente, expandiu-se e sua camada externa de hidrogênio foi sugada. Quando acabou o combustível, seu núcleo entrou em colapso, provocando uma explosão gigantesca.
Pesquisa Prof. Vikram Dwarkadas
No entanto, observações nos primeiros 500 dias após a explosão mostraram que ela estava emitindo mais Raios-X ao longo do tempo, o que era incomum e visto apenas em um pequeno número de supernovas. “Isso sugeriu que a onda de choque estava interagindo com material denso”, disse Vikram Dwarkadas, professor de pesquisa de astronomia e astrofísica da Universidade de Chicago.
O grupo começou a coletar todos os dados de 2014C, incluindo novos dados obtidos, bem como de estudos nos últimos oito anos, e encaixá-los em uma imagem coesa do que aconteceu com a estrela.
As emissões de raios X, luz infravermelha e ondas de rádio mostraram o padrão distinto de aumentar e depois diminuir. Enquanto isso, a luz óptica – medida pelo Telescópio Hobby-Eberly da UT Austin – parecia permanecer estável. O sinal de rádio mostrou que a onda de choque estava se expandindo a uma velocidade muito alta, enquanto a luz óptica indicava uma velocidade muito mais lenta.
Os pesquisadores sugeriram que o comportamento estranho tinha a ver com uma densa nuvem de hidrogênio ao redor das duas estrelas que restou do início de suas vidas.
Quando a estrela explodiu, produziu uma onda de choque viajando a algo como 67 milhões de milhas por hora em todas as direções. À medida que a onda de choque atingisse essa nuvem, seu comportamento seria afetado pela forma como a nuvem foi moldada.
Essas supernovas são o que acontece quando as maiores estrelas conhecidas do universo morrem.
No modelo mais simples, essa nuvem seria assumida como esférica e simétrica. No entanto, se a nuvem tivesse formado uma “rosquinha” ao redor das duas estrelas – isto é, mais grossa no meio – a parte mais grossa do anel desaceleraria a onda de choque, aparecendo na luz óptica como um material mais lento. Enquanto isso, nas áreas mais finas, a onda de choque avançaria, como visto nas ondas de rádio. “Pense na água batendo em uma pedra no centro do rio”, disse Dwarkadas.
As perguntas permanecem, disseram os cientistas, mas essa irregularidade pode explicar as diferentes velocidades da onda de choque indicadas pelos diferentes comprimentos de onda.
O estudo forneceu pistas valiosas sobre a evolução dessas estrelas e a perda de massa desses sistemas e, em um sentido mais amplo, sobre as vidas e mortes dessas estrelas relativamente misteriosas, disseram os cientistas.
“Em um sentido amplo, a questão de como as estrelas massivas perdem sua massa é a grande questão científica que estávamos perseguindo”, disse o professor da UT Austin e membro da equipe J. Craig Wheeler. “Quanta massa? Cadê? Quando foi ejetado? Por qual processo físico? Essas eram as questões macro que estávamos procurando.
“E 2014C acabou sendo um evento único realmente importante que ilustra o processo.”
Para saber mais sobre esta pesquisa, veja Extraordinary Supernova Reveals Secrets to Astronomers.
Referência: “Seven Years of SN 2014C: a Multi-Wavelength Synthesis of an Extraordinary Supernova” de Benjamin P. Thomas, J. Craig Wheeler, Vikram V. Dwarkadas, Christopher Stockdale, Jozsef Vinko, David Pooley, Yerong Xu, Greg Zeimann e Phillip MacQueen, 4 de maio de 2022, The Astrophysical Journal.
DOI: 10.3847/1538-4357/ac5fa6
arXiv: 2203.12747
O estudo foi liderado por Benjamin Thomas, da Universidade do Texas em Austin. O outro pesquisador da Universidade de Chicago no papel foi Yerong Xu, SM'20, agora na Universidade de Palermo, na Itália. Para a lista completa de colaboradores e telescópios, veja o artigo.
Financiamento: US National Science Foundation, Departamento de Energia dos EUA, NASA, Observatório Chandra, Escritório Nacional de Pesquisa, Desenvolvimento e Inovação da Hungria.
