Todas as supernovas são estrelas em explosão. Mas a natureza da explosão de uma supernova varia bastante. Um tipo, denominado supernovas Tipo 1a, envolve uma estrela binária onde uma do par é uma anã branca. E embora supernovas de todos os tipos geralmente envolvam uma única explosão, os astrônomos descobriram algo que quebra esse molde: uma supernova Tipo 1a que pode ter detonado duas vezes.
As supernovas do tipo 1A ocorrem em estrelas binárias onde uma estrela é uma anã branca e a outra estrela é qualquer coisa, desde uma estrela massiva até outra anã branca. À medida que a anã branca primária suga material da sua companheira secundária, ela eventualmente reúne massa suficiente e excede o limite de Chandrasekhar. Quando isso acontece, desencadeia uma explosão cataclísmica.
Mas uma supernova Tipo 1a chamada SN 2022joj está exibindo um comportamento peculiar. Isto levou os autores de um novo artigo a considerar que a supernova pode ter explodido duas vezes. Além disso, não era necessário exceder o limite de Chandrasekhar para detonar.
O artigo é “SN 2022joj: Uma potencial detonação dupla com uma casca fina de hélio”. Ainda não foi publicado e está disponível no site de pré-impressão arxiv.org. A autora principal é Estefania Padilla Gonzalez, do Departamento de Física da UC Santa Barbara e do Observatório Las Cumbres.
Estrelas de detonação dupla são raras, mas não inéditas. Eles acontecem quando a anã branca acumula uma camada de hélio que entra em ignição. Nestes tipos de explosões, a anã branca não excede o limite de Chandrasekhar e a explosão é relativamente fraca. Esses tipos de supernovas que explodem duas vezes são chamados de supernovas subluminosas.
Mas não é apenas a penumbra que sinaliza uma supernova de detonação dupla. Possui uma curva de luz incomum onde a luz vermelha se manifesta 11 dias antes de seu brilho máximo. Após esse pico, ela se assemelha a uma supernova Tipo 1a mais típica. Isso, combinado com outros aspectos da sua espectroscopia, levou os autores do novo artigo a considerar que o Sn 2202joj poderia ter sofrido uma detonação dupla.
Em diferentes estágios de sua evolução, diferentes tipos de estrelas podem ter camadas ou conchas de diferentes elementos químicos. As anãs brancas não são diferentes e podem ter camadas externas de hélio ou hidrogênio. A grande maioria das anãs brancas tem uma camada ou atmosfera de hidrogênio.
Os autores deste estudo sugerem que o Sn 2202joj possui uma camada externa de hélio. Neste caso, a estrela companheira da anã branca tem uma camada externa de hélio e 2202joj desviou parte desse hélio para formar a sua própria camada de hélio. Isso pode desencadear uma detonação de hélio, mesmo que a estrela não tenha excedido o conhecido limite de Chandrasekhar. Um ponto importante é que essa explosão de hélio cria outro elemento: um isótopo de níquel chamado 56Ni. Todo esse níquel é visível na espectrometria da estrela.
Quando a cápsula de hélio detona, ela não sintetiza apenas 56Ni. Ele conduz uma poderosa onda de choque na anã branca. Esse choque pode desencadear outra detonação dentro da estrela, e é assim que a natureza cria uma supernova de detonação dupla.
A espectroscopia da supernova apoia esta explicação, segundo os autores. “Espectroscopicamente, encontramos forte concordância entre SN 2022joj e modelos de detonação dupla com massas de anãs brancas em torno de 1 M? e He-shell fino entre 0,01 e 0,02 M?”, escrevem eles.
As curvas de luz dizem muito aos astrofísicos sobre o que está acontecendo com uma estrela. Este não é diferente, e a curva de luz do SN 2202joj revelou muito para a equipe de astrônomos que o estudou. Normalmente, a curva de luz de uma supernova Tipo 1a é assim.
Mas a curva de luz do SN 2202joj é diferente de um SN Tipo 1a normal. Tem dois picos separados, e o primeiro é extremamente vermelho antes de diminuir rapidamente e mudar para o azul.
A imagem a seguir compara a curva de luz do SN 2202joj com curvas de luz de outros SNe, bem como diferentes modelos de SNe de dupla detonação. Há muitos dados nesta imagem, mas vale a pena dar uma olhada.
Os pesquisadores não estão 100% certos de que se trate de um SN de detonação dupla. As primeiras cores vermelhas indicavam que ocorreram duas explosões, mas outras evidências não concordam. “No entanto, a composição do espectro nebular em SN 2022joj se desvia das expectativas de detonação dupla”, escrevem eles. Os espectros nebulares contêm fortes emissões de Fe III, que uma detonação dupla não consegue explicar.
“É necessária uma modelação mais detalhada, por exemplo, incluindo efeitos de ângulo de visão, para testar se os modelos de detonação dupla podem explicar os espectros nebulares”, concluem.
As supernovas, embora raras, desempenham um papel importante na natureza. Eles sintetizam metais e os espalham pelo espaço quando explodem. Sem eles, não existiriam planetas rochosos como o nosso. As supernovas do tipo 1a são importantes devido ao papel específico que desempenham no Universo. Os cientistas pensam que sintetizam a maioria dos elementos do grupo do ferro, do titânio ao zinco.
A natureza cria todos os tipos de coisas fascinantes no espaço, e as estrelas em explosão são algumas das mais inspiradoras. As estrelas contêm uma enorme quantidade de matéria e, quando uma delas explode, a supernova liberta uma enorme quantidade de energia num curto período de tempo. É natural que estes objetos atraiam a nossa atenção.
Publicado em 08/09/2023 16h50
Artigo original:
Estudo original: