Uma estrela renegada explodindo em uma galáxia distante forçou os astrônomos a separar décadas de pesquisa e se concentrar em uma nova espécie de supernova que pode aniquilar totalmente sua estrela-mãe – não deixando nenhum remanescente para trás. O evento de assinatura, algo que os astrônomos nunca haviam testemunhado antes, pode representar o modo pelo qual as estrelas mais massivas do Universo, incluindo as primeiras estrelas, morrem.
O satélite Gaia da Agência Espacial Européia (ESA) notou pela primeira vez a supernova, conhecida como SN 2016iet, em 14 de novembro de 2016. Três anos de observações intensivas de acompanhamento com uma variedade de telescópios, incluindo o telescópio Gemini North e seu espectrógrafo multi-objeto em Maunakea, no Havaí, forneceu perspectivas cruciais sobre a distância e a composição do objeto.
“Os dados da Gemini forneceram uma visão mais profunda da supernova do que qualquer outra observação”, disse Edo Berger, do Centro Harvard-Smithsonian de Astrofísica, e membro da equipe da investigação. “Isso nos permitiu estudar a SN 2016iet mais de 800 dias após a sua descoberta, quando diminuiu para um centésimo de seu pico de brilho.”
Chris Davis, diretor do programa da National Science Foundation (NSF), uma das agências patrocinadoras da Gemini, acrescentou: “Essas notáveis ??observações de Gêmeos demonstram a importância de estudar o Universo em constante mutação. Procurando nos céus por eventos explosivos repentinos, observando-os rapidamente e também é importante poder monitorá-los ao longo de dias, semanas, meses e às vezes até anos para obter todo o quadro.Em apenas alguns anos, o Grande Telescópio de Levantamento Sinóptico da NSF descobrirá milhares desses eventos, e o Gemini é bem posicionada para fazer o trabalho de acompanhamento crucial “.
Neste caso, esse olhar profundo revelou apenas uma fraca emissão de hidrogênio no local da supernova, evidenciando que a estrela progenitora da SN 2016iet vivia em uma região isolada com muito pouca formação estelar. Este é um ambiente incomum para uma estrela tão massiva. “Apesar de procurar décadas em milhares de supernovas”, Berger retomou, “esta parece diferente de tudo que já vimos antes. Às vezes vemos supernovas que são incomuns em um aspecto, mas são normais; essa é única em todos os aspectos possíveis. caminho.”
A SN 2016iet tem uma infinidade de esquisitices, incluindo a sua duração incrivelmente longa, grande energia, impressões digitais químicas incomuns e ambientes pobres em elementos mais pesados ??- para os quais não existem análogos óbvios na literatura astronômica.
“Quando percebemos o quão incomum é a SN 2016iet, minha reação foi ‘Whoa – algo deu errado com nossos dados?'”, Disse Sebastian Gomez, também do Center for Astrophysics e principal autor da investigação. A pesquisa foi publicada na edição de 15 de agosto do The Astrophysical Journal.
A natureza incomum da SN 2016iet, como revelado por Gemini e outros dados, sugere que ele começou sua vida como uma estrela com cerca de 200 vezes a massa do nosso Sol – tornando-se uma das explosões de estrela única mais massivas e poderosas já observadas. Evidências crescentes sugerem que as primeiras estrelas nascidas no Universo podem ter sido tão grandes quanto. Os astrônomos previram que se tais gigantes mantiverem sua massa durante sua breve vida (alguns milhões de anos), eles morrerão como supernovas de instabilidade de pares, que recebe o nome de pares de matéria-antimatéria formados na explosão.
A maioria das estrelas massivas termina suas vidas em um evento explosivo que expele matéria rica em metais pesados ??para o espaço, enquanto seu núcleo colapsa em uma estrela de nêutrons ou buraco negro. Mas as supernovas de instabilidade de pares são uma raça diferente. O núcleo em colapso produz uma copiosa radiação de raios gama, levando a uma produção descontrolada de pares de partículas e antipartículas que, eventualmente, desencadeiam uma explosão termonuclear catastrófica que aniquila toda a estrela, incluindo o núcleo.
Modelos de supernovas de instabilidade de pares prevêem que eles ocorrerão em ambientes pobres em metais (termo de astrônomo para elementos mais pesados ??que hidrogênio e hélio), como galáxias anãs e o Universo primordial – e a investigação da equipe descobriu exatamente isso. O evento ocorreu a uma distância de um bilhão de anos-luz em uma galáxia anã, anteriormente não catalogada, pobre em metais. “Esta é a primeira supernova em que a massa e o conteúdo de metal da estrela em explosão estão no intervalo previsto por modelos teóricos”, disse Gomez.
Outra característica surpreendente é a localização da SN 2016iet. A maioria das estrelas massivas nasce em aglomerados densos de estrelas, mas a SN de 2016 formou-se isolada a cerca de 54.000 anos-luz do centro de sua galáxia anã.
“Como uma estrela tão massiva pode se formar em completo isolamento ainda é um mistério”, disse Gomez. “Na nossa vizinhança cósmica local, só conhecemos algumas estrelas que se aproximam da massa da estrela que explodiu em SN 2016iet, mas todas vivem em aglomerados gigantescos com milhares de outras estrelas.” Para explicar a longa duração do evento e a lenta evolução do brilho, a equipe adianta a idéia de que a estrela progenitora expulsa matéria para o ambiente circundante a uma taxa de cerca de três vezes a massa do Sol por ano durante uma década antes que a estrela caia no esquecimento . Quando a estrela finalmente explodiu, os detritos da supernova colidiram com este material, alimentando a emissão da SN 2016iet.
“A maioria das supernovas desaparece e se torna invisível contra o brilho de suas galáxias hospedeiras em poucos meses. Mas como a SN 2016iet é tão brilhante e isolada, podemos estudar sua evolução nos próximos anos”, disse Gomez. “A idéia de supernovas de instabilidade de pares existe há décadas”, disse Berger. “Mas finalmente ter o primeiro exemplo observacional que coloca uma estrela moribunda no regime correto de massa, com o comportamento correto, e em uma galáxia anã pobre em metal é um incrível passo à frente.”
Não muito tempo atrás, não se sabia se tais estrelas supermassivas poderiam realmente existir. As observações de descoberta e acompanhamento da SN 2016iet forneceram evidências claras de sua existência e potencial para afetar o desenvolvimento do Universo inicial. “O papel de Gemini nesta surpreendente descoberta é significativo”, disse Gomez, “pois nos ajuda a entender melhor como o Universo primordial se desenvolveu após sua ‘idade das trevas’ – quando não ocorreu formação de estrelas – para formar o esplendor do Universo que vemos hoje “
Publicado em 15/08/2019
Artigo original: https://phys.org/news/2019-08-total-annihilation-supermassive-stars.html
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