Supernovas: Astrônomos encontraram uma maneira de prever a morte explosiva de estrelas

Não seria bom saber quando uma estrela gigante está prestes a morrer em uma explosão cataclísmica de supernova? Uma equipe de astrônomos fez exatamente isso. Se você ver uma estrela gigante vermelha cercada por uma grossa camada de material, cuidado — a estrela provavelmente explodirá dentro de alguns anos.

Supernovas deixam para trás bolhas dramáticas de gás.(Crédito da imagem: Raio-X: NASA/CXC/MIT/L.Lopez et al; Infravermelho: Palomar; Radio: NSF/NRAO/VLA)

Quando uma estrela massiva se aproxima do fim de sua vida, ela passa por várias fases violentas. No fundo do núcleo da estrela, ela muda de fusão de hidrogênio para fundir elementos mais pesados, começando com hélio e movendo-se para carbono, oxigênio, magnésio e silício. No final da cadeia, a estrela eventualmente forma ferro em seu núcleo. Como o ferro consome energia em vez de liberá-la, isso significa o fim da estrela e, em menos de uma dúzia de minutos, ela se transforma em uma explosão fantástica chamada supernova.

Mas por toda a comoção que acontece no coração das estrelas, de fora, é difícil dizer exatamente o que está acontecendo. Claro, perto do fim de suas vidas, essas estrelas gigantes incham a tamanhos extremos. Elas também se tornam intensamente brilhantes — até dezenas de milhares de vezes mais brilhantes que o sol. Mas como as superfícies das estrelas são tão distendidas, suas temperaturas externas realmente caem, fazendo-as aparecer como gigantes vermelhas.

O exemplo mais famoso de uma estrela tão próxima é Betelgeuse. Se fosse colocada dentro do nosso sistema solar, esta estrela — que é apenas 11 vezes mais massiva que o Sol — se estenderia até a órbita de Júpiter. Vai ser uma supernova a qualquer momento, mas "qualquer dia" para um astrônomo pode estar a um milhão de anos de distância. Mesmo sabendo que esse tipo de estrela eventualmente detonará em uma supernova, não há como obter uma estimativa mais precisa do que isso. Ou, pelo menos, esse costumava ser o caso.

Bomba relógio

Agora, uma equipe de astrônomos desenvolveu uma maneira de detectar supernovas que provavelmente explodirão dentro de alguns anos. Eles relataram seus resultados em um artigo publicado no banco de dados de pré-impressão arXiv e aceito para publicação na revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Eles estudaram especificamente algumas dúzias de um tipo único de supernova conhecida como supernova tipo II-P. Em contraste com outras supernovas, essas explosões permanecem brilhantes muito tempo após a explosão inicial.

Em alguns exemplos, os astrônomos olharam em catálogos antigos e encontraram imagens das estrelas antes de explodirem, e todas parecem ser supergigantes vermelhas como Betelgeuse. Isso é uma clara indicação de que esses tipos de estrelas são candidatas à supernovas, prontas para explodir a qualquer momento.

Acredita-se que as estrelas que resultam neste tipo de supernova tenham camadas densas de material ao seu redor antes de explodirem. Estas camadas são de ordens de magnitude mais densas do que as medidas em torno de Betelgeuse. É o aquecimento desse material na onda de choque inicial que faz com que o brilho permaneça; há simplesmente mais coisas espalhadas para continuar brilhando bem após o primeiro sinal da explosão.

Essa camada densa também faz com que esse tipo de supernova se torne visível mais rapidamente do que seus primos mais expostos. Quando a explosão acontece, inicialmente a onda de choque atinge o material ao redor da estrela, o que faz com que a onda de choque perca força à medida que passa. Enquanto inicialmente as energias de uma supernova são suficientes para liberar radiação de alta energia, como raios-X e raios gama, após a mistura da onda de choque e do material circundante, a radiação dada está em comprimentos de onda ópticos.

Então parece que essas densas camadas de material ao redor das estrelas também são uma indicação que uma supernova está prestes a acontecer.

Super casulos

Mas quanto tempo leva para formar essa camada de material? Os pesquisadores estudaram dois modelos. Em um modelo, a estrela soprou ventos de alta velocidade de sua superfície, que lentamente desprendeu pedaços de si mesma e espalhou-a ao redor para fazer a camada ao longo de décadas. No segundo modelo, a estrela sofreu uma violenta explosão pré-supernova que enviou gás pesando até um décimo da massa do Sol em órbita em menos de um ano.

Os pesquisadores então modelaram como todo esse material afetaria nossas imagens da estrela. Em ambos os casos, uma vez que a estrela construiu sua camada, ela seria fortemente obscurecida de uma maneira que nossa tecnologia de imagem atual poderia detectar.

Como temos imagens diretas de algumas das estrelas pré-supernovas tiradas menos de 10 anos antes de explodirem, os astrônomos concluíram que o modelo lento e estável não funcionaria. Caso contrário, a estrela teria sido obscurecida.

Tudo isso significa que, uma vez que uma estrela supergigante construa uma espessa camada de material em torno de si, é provável que ela se torne uma supernova dentro de alguns anos.

Com informações de Space.com.