O Telescópio Espacial Hubble da NASA descobriu uma testemunha na cena da morte explosiva de uma estrela: uma estrela companheira anteriormente escondida no brilho da supernova de sua parceira.
A descoberta é a primeira de um tipo particular de supernova – uma em que a estrela foi despojada de todo o seu envelope de gás externo antes de explodir.
A descoberta fornece uma visão crucial sobre a natureza binária de estrelas massivas, bem como o potencial prequel para a fusão final das estrelas companheiras que chacoalhariam pelo universo como ondas gravitacionais, ondulações no tecido do próprio espaço-tempo.
Os astrônomos detectam a assinatura de vários elementos em explosões de supernovas. Esses elementos estão em camadas como uma pré-supernova de cebola. O hidrogênio é encontrado na camada mais externa de uma estrela e, se nenhum hidrogênio for detectado após a supernova, isso significa que foi removido antes da explosão.
A causa da perda de hidrogênio era um mistério, e os astrônomos têm usado o Hubble para procurar pistas e testar teorias para explicar essas supernovas despojadas. As novas observações do Hubble fornecem a melhor evidência até agora para apoiar a teoria de que uma estrela companheira invisível drena o envelope de gás de sua estrela parceira antes de explodir.
“Este era o momento pelo qual estávamos esperando, finalmente vendo a evidência de um sistema binário progenitor de uma supernova totalmente despojada”, disse o astrônomo Ori Fox, do Space Telescope Science Institute em Baltimore, Maryland, investigador principal do programa de pesquisa Hubble. “O objetivo é mover essa área de estudo da teoria para o trabalho com dados e ver como esses sistemas realmente se parecem.”
A equipe de Fox usou a Wide Field Camera 3 do Hubble para estudar a região da supernova (SN) 2013ge em luz ultravioleta, bem como observações anteriores do Hubble no Arquivo Barbara A. Mikulski para Telescópios Espaciais. Os astrônomos viram a luz da supernova desaparecendo ao longo do tempo de 2016 a 2020 – mas outra fonte próxima de luz ultravioleta na mesma posição manteve seu brilho. Essa fonte subjacente de emissão ultravioleta é o que a equipe propõe ser o companheiro binário sobrevivente da SN 2013ge.
Dois por dois?
Anteriormente, os cientistas teorizaram que os ventos fortes de uma estrela progenitora massiva poderiam soprar seu envelope de gás hidrogênio, mas evidências observacionais não apoiavam isso. Para explicar a desconexão, os astrônomos desenvolveram teorias e modelos nos quais um companheiro binário extrai o hidrogênio.
“Nos últimos anos, muitas linhas de evidência diferentes nos disseram que as supernovas despojadas são provavelmente formadas em binários, mas ainda não tínhamos visto a companheira. Muito do estudo de explosões cósmicas é como ciência forense – procurar pistas e ver quais teorias combinam Graças ao Hubble, podemos ver isso diretamente”, disse Maria Drout, da Universidade de Toronto, membro da equipe de pesquisa do Hubble.
Em observações anteriores do SN 2013ge, o Hubble viu dois picos na luz ultravioleta, em vez de apenas o normalmente visto na maioria das supernovas. Fox disse que uma explicação para esse duplo brilho é que o segundo pico mostra quando a onda de choque da supernova atingiu uma estrela companheira, uma possibilidade que agora parece muito mais provável. As últimas observações do Hubble indicam que, embora a estrela companheira tenha sido significativamente empurrada, incluindo o gás hidrogênio que havia desviado de sua parceira, ela não foi destruída. Fox compara o efeito a uma tigela de gelatina, que eventualmente voltará à sua forma original.
Embora seja necessário encontrar confirmação adicional e descobertas de apoio semelhantes, Fox disse que as implicações da descoberta ainda são substanciais, dando suporte às teorias de que a maioria das estrelas massivas se formam e evoluem como sistemas binários.
Um para assistir
Ao contrário das supernovas que têm uma concha inchada de gás para iluminar, os progenitores de supernovas de envelope totalmente despojado provaram ser difíceis de identificar em imagens pré-explosão. Agora que os astrônomos tiveram a sorte de identificar a estrela companheira sobrevivente, eles podem usá-la para trabalhar para trás e determinar as características da estrela que explodiu, bem como a oportunidade sem precedentes de assistir as consequências se desenrolarem com o sobrevivente.
Como uma estrela massiva, a companheira de SN 2013ge também está destinada a passar por uma supernova. Seu ex-parceiro agora é provavelmente um objeto compacto, como uma estrela de nêutrons ou um buraco negro, e o companheiro provavelmente seguirá esse caminho também.
A proximidade das estrelas companheiras originais determinará se elas permanecerão juntas. Se a distância for muito grande, a estrela companheira será lançada para fora do sistema para vagar sozinha pela nossa galáxia, um destino que poderia explicar muitas supernovas aparentemente solitárias.
No entanto, se as estrelas estivessem próximas o suficiente umas das outras antes da supernova, elas continuariam orbitando umas às outras como buracos negros ou estrelas de nêutrons. Nesse caso, eles eventualmente espiralariam em direção ao outro e se fundiriam, criando ondas gravitacionais no processo.
Essa é uma perspectiva empolgante para os astrônomos, pois as ondas gravitacionais são um ramo da astrofísica que apenas começou a ser explorado. São ondas ou ondulações no tecido do próprio espaço-tempo, previstas por Albert Einstein no início do século 20. As ondas gravitacionais foram observadas diretamente pela primeira vez pelo Observatório de Ondas Gravitacionais com Interferômetro a Laser.
“Com o companheiro sobrevivente do SN 2013ge, poderíamos estar vendo a prequela de um evento de onda gravitacional, embora esse evento ainda demore cerca de um bilhão de anos no futuro”, disse Fox.
Fox e seus colaboradores trabalharão com o Hubble para construir uma amostra maior de estrelas companheiras sobreviventes para outras supernovas, dando ao SN 2013ge alguma companhia novamente.
“Existe um grande potencial além de apenas entender a supernova em si. Como agora sabemos que a maioria das estrelas massivas no universo se formam em pares binários, observações de estrelas companheiras sobreviventes são necessárias para ajudar a entender os detalhes por trás da formação binária, troca de material e co- desenvolvimento evolutivo. É um momento emocionante para estudar as estrelas”, disse Fox.
“Compreender o ciclo de vida de estrelas massivas é particularmente importante para nós porque todos os elementos pesados são forjados em seus núcleos e através de suas supernovas. Esses elementos compõem grande parte do universo observável, incluindo a vida como a conhecemos”, acrescentou o coautor Alex Filippenko. da Universidade da Califórnia em Berkeley.
Os resultados foram publicados no The Astrophysical Journal Letters.
O Telescópio Espacial Hubble é um projeto de cooperação internacional entre a NASA e a ESA (Agência Espacial Europeia). O Goddard Space Flight Center da NASA em Greenbelt, Maryland, administra o telescópio. O Space Telescope Science Institute (STScI) em Baltimore, Maryland, conduz as operações científicas do Hubble. O STScI é operado para a NASA pela Association of Universities for Research in Astronomy em Washington, D.C.
Publicado em 14/05/2022 08h14
Artigo original:
- http://spaceref.com/astronomy/hubble-reveals-surviving-companion-star-in-aftermath-of-supernova.html
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