Como uma testemunha de uma morte violenta, o Telescópio Espacial Hubble da NASA recentemente deu aos astrônomos uma visão abrangente e sem precedentes dos primeiros momentos da morte cataclísmica de uma estrela.

Astrônomos testemunharam recentemente a supernova SN 2020fqv explodir dentro das galáxias Borboleta em interação, localizadas a cerca de 60 milhões de anos-luz de distância na constelação de Virgem. Os pesquisadores rapidamente treinaram o telescópio espacial Hubble da NASA. Junto com outros telescópios espaciais e terrestres, o Hubble ofereceu um assento ao lado do ringue para os primeiros momentos da morte da estrela malfadada, dando uma visão abrangente de uma supernova no estágio inicial de explosão. O Hubble investigou o material muito perto da supernova que foi ejetada pela estrela no último ano de sua vida. Essas observações permitiram aos pesquisadores entender o que estava acontecendo com a estrela pouco antes de morrer, e podem fornecer aos astrônomos um sistema de alerta precoce para outras estrelas à beira da morte. Crédito: NASA, ESA, Ryan Foley (UC Santa Cruz),

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Os dados do Hubble, combinados com outras observações da estrela condenada a partir de telescópios baseados no espaço e na terra, podem dar aos astrônomos um sistema de alerta precoce para outras estrelas prestes a explodir.

"Costumávamos falar sobre o trabalho de supernovas como se fôssemos investigadores da cena do crime, onde aparecíamos depois do fato e tentamos descobrir o que aconteceu com aquela estrela", explicou Ryan Foley, da Universidade da Califórnia, em Santa Cruz, o líder do a equipe que fez essa descoberta. "Esta é uma situação diferente, porque realmente sabemos o que está acontecendo e realmente vemos a morte em tempo real."

Trabalho em equipe no telescópico

A supernova, chamada SN 2020fqv, está nas Galáxias Borboleta em interação, localizadas a cerca de 60 milhões de anos-luz de distância, na constelação de Virgem. Foi descoberta em abril de 2020 pelo Zwicky Transient Facility no Palomar Observatory em San Diego, Califórnia. Os astrônomos perceberam que a supernova estava sendo observada simultaneamente pelo Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS), um satélite da NASA projetado principalmente para descobrir exoplanetas, com a capacidade de detectar uma variedade de outros fenômenos. Eles treinaram rapidamente o Hubble e um conjunto de telescópios terrestres nele.

Juntos, esses observatórios deram a primeira visão holística de uma estrela no estágio inicial de destruição. O Hubble sondou o material muito próximo da estrela, chamado de material circunstelar, poucas horas após a explosão. Este material foi arrancado da estrela no último ano de sua vida. Essas observações permitiram aos astrônomos entender o que estava acontecendo com a estrela pouco antes de morrer.

"Raramente examinamos este material circunstelar muito próximo, pois ele só é visível por um período muito curto, e geralmente não começamos a observar uma supernova até pelo menos alguns dias após a explosão", explicou Samaporn Tinyanont, líder autor do artigo do estudo a ser publicado no Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. "Para esta supernova, fomos capazes de fazer observações ultrarrápidas com o Hubble, dando uma cobertura sem precedentes da região ao lado da estrela que explodiu."

Contando a história da estrela

A equipe do Hubble analisou as observações da estrela desde a década de 1990. O TESS forneceu uma imagem do sistema a cada 30 minutos, começando vários dias antes da explosão, através da própria explosão e continuando por várias semanas. O Hubble foi usado novamente apenas algumas horas depois que os astrônomos detectaram a explosão. E estudando o material circunstelar com o Hubble, os cientistas ganharam uma compreensão do que estava acontecendo ao redor da estrela na década anterior. Ao combinar todas essas informações, a equipe foi capaz de criar uma visão de várias décadas dos anos finais da estrela.

"Agora temos toda essa história sobre o que está acontecendo com a estrela nos anos antes de sua morte, durante a hora da morte e depois disso", disse Foley. "Esta é realmente a visão mais detalhada de estrelas como esta em seus últimos momentos e como explodem."

A pedra da roseta das supernovas

Tinyanont e Foley chamaram SN 2020fqv de "a Pedra de Roseta das supernovas". A antiga Pedra de Roseta, que tem o mesmo texto inscrito em três escritas diferentes, ajudou os especialistas a aprender a ler os hieróglifos egípcios.

No caso desta supernova, a equipe de ciência usou três métodos diferentes para determinar a massa da estrela em explosão. Isso incluiu comparar as propriedades e a evolução da supernova com modelos teóricos; usando informações de uma imagem do Hubble arquivada em 1997 da estrela para descartar estrelas de maior massa; e usando observações para medir diretamente a quantidade de oxigênio na supernova, que analisa a massa da estrela. Os resultados são todos consistentes: cerca de 14 a 15 vezes a massa do Sol. Determinar com precisão a massa da estrela que explode em uma supernova é crucial para entender como estrelas massivas vivem e morrem.

"As pessoas usam muito o termo 'Pedra de Roseta'. Mas esta é a primeira vez que conseguimos verificar a massa com esses três métodos diferentes para uma supernova, e todos eles são consistentes", disse Tinyanont. "Agora podemos avançar usando esses métodos diferentes e combinando-os, porque existem muitas outras supernovas nas quais temos massas de um método, mas não de outro."

Um sistema de alerta precoce?

Nos anos anteriores à explosão das estrelas, elas tendem a se tornar mais ativas. Alguns astrônomos apontam para a supergigante vermelha Betelgeuse, que recentemente expeliu quantidades significativas de material, e eles se perguntam se essa estrela logo se tornará uma supernova. Embora Foley duvide de que Betelgeuse vá explodir iminentemente, ele acha que devemos levar a sério essas explosões estelares.

"Este poderia ser um sistema de alerta", disse Foley. "Então, se você vir uma estrela começar a se sgitar um pouco, começar a agir, então talvez devêssemos prestar mais atenção e realmente tentar entender o que está acontecendo lá antes dela explodir. À medida que encontramos mais e mais dessas supernovas com este tipo de um excelente conjunto de dados, seremos capazes de entender melhor o que está acontecendo nos últimos anos da vida de uma estrela."

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Referência:

Hubble Space Telescope gives unprecedented, early view of a doomed star's destruction. Phys Org, 21, out. 2021. ESA/Hubble Information Centre. Disponível em: <https://phys.org/news/2021-10-hubble-space-telescope-unprecedented-early.html>. Acesso em: 21, out. 2021.