NuSTAR acha novos dados intrigantes sobre a supernova SN 2014C

Esta imagem do telescópio espacial de raio-x Chandra da NASA mostra uma pequena região da galáxia espiral NGC 7331, com uma imagem de raio-x em três cores. Vermelho, verde e azul são cores que destacam a baixa, média e alta energia em raio-x, necessariamente nesta ordem. Uma supernova incomum chamada SN 2014C foi detectada nesta galáxia, destacada pelo quadrado branco.

“Nós somos feitos de material estelar,” já dizia o famoso astrônomo Carl Sagan. Reações nucleares que aconteceram em antigas estrelas geraram muito desse material que compõe nossos corpos, nosso planeta e nosso sistema solar. Quando estrelas explodem numa violenta morte chamada Supernova, esses recém-formados elementos escapam e se espalham no universo.

Uma supernova em particular está desafiando os modelos de astrônomos de como a explosão estelar distribui seus elementos. A supernova SN 2014C mudou a sua aparência dramaticamente ao logo de um ano, aparentemente porque ela tinha tardiamente lançado no espaço uma enorme quantidade de material durante sua vida. Isso não se encaixa em nenhuma categoria conhecida de como uma explosão estelar poderia acontecer. Para explicar isso, cientistas precisam reconsiderar ideias preestabelecidas sobre como estrelas massivas vivem suas vidas antes de explodir.

Essa imagem em luz-visível tirada pelo observatório Sloan Digital Sky Survey mostra a galáxia espiral NGC 7331. O centro foi onde astrônomos observaram a supernova incomum SN 2014C. As duas imagens menores tiradas do centro a partir do telescópio espacial de raio-x Chandra da NASA, mostra uma pequena região da galáxia antes da explosão da supernova (esquerda) e depois da explosão (direita). Vermelho, verde e azul são utilizados para ilustrar baixa, média e alta energia de raio-x, necessariamente nesta ordem.

“Essa supernova SN 2014C pode representar um novo mecanismo de como estrelas massivas transportam elementos criados de seus núcleos para o resto do universo,” disse Raffaella Margutti, professora assistente de física e astrofísica na Universidade noroeste em Evanton, Illinois. Raffaella Margutti conduziu um estudo sobre a supernova SN 2014C publicado na semana passada no The Astrophysical Journal.

Um mistério de supernova 

Astrônomos classificam explosões estelares baseado na presença ou ausência de hidrogênio no evento. Enquanto estrelas começam suas vidas fundindo hidrogênio e formando hélio, estrelas massivas perto de entrarem no estágio de supernova já consumiram o seu combustível de hidrogênio. Supernovas que possuem pouca presença de hidrogênio são chamadas de “Tipo I”. Essas que possuem uma abundância de hidrogênio, do qual são raras, são chamadas de “Tipo II”.

Mas a SN 2014C, descoberta em 2014 numa galáxia espiral entre 36 milhões e 46 milhões de anos-luz de distância da Terra, é diferente. Observando-a através de comprimentos de ondas ópticos com vários telescópios terrestres, astrônomos concluíram que a SN 2014C tinha se transformado de Tipo I para supernova Tipo II depois que o seu núcleo entrou em colapso, como foi reportado num estudo de 2015 conduzido por Dan Milisavljevic do Centro de Astrofísica Hardvard-Smithsonian em Cambridge, Massachusetts. Observações iniciais não detectaram hidrogênio, mas, depois de aproximadamente um ano, estava claro que as ondas de choque que se propagavam a partir da explosão estavam escondendo uma camada composta principalmente de hidrogênio fora da estrela.  

Nesse novo estudo, o telescópio espacial NuSTAR (Nuclear Spectroscopic Telescope Array), com a sua única habilidade de observar radiação em comprimentos de onda energéticos de raio-x, permitiu cientistas assistirem como a temperatura de elétrons acelerados pela onda de choque da supernova mudou ao longo do tempo. Eles usaram essa medição para estimar o quão rápido a supernova se expandiu e quanto material está na camada exterior.

Para criar essa camada, SN 2014C fez algo realmente misterioso: jogou fora uma quantidade enorme de material – principalmente hidrogênio, mas elementos pesados também – durante décadas e séculos antes de explodir. De fato, a estrela ejetou uma quantidade de massa equivalente à massa do Sol. Normalmente, estrelas não ejetam tanto material tão cedo em sua vida.

“Ejetar todo esse material cedo em vida é provavelmente uma maneira cujas estrelas dão elementos, do qual elas produzem durante sua vida, de volta para vossos ambientes.” Disse Raffaella Margutti, membro do Centro Noroeste de Exploração Interdisciplinar e Pesquisa Astrofísica.

Os telescópios espaciais Chandra e Swift da NASA também foram usados para fazer uma melhor imagem da evolução da supernova. A coleção de observações mostraram que, surpreendemente, a supernova brilhou em raio-x depois da explosão inicial, indicando que deve haver uma camada de material, anteriormente ejetada pela estrela, que foi atingida pela onda de choque.

Desafiando teorias existentes

Por que a estrela iria lançar tanto hidrogênio fora antes de explodir? Uma teoria é que há algo faltando em nosso entendimento sobre reações nucleares que ocorrem nos núcleos de estrelas massivas sujeitas a supernova. Outra possibilidade é que a estrela não morreu sozinha – uma estrela companheira deve ter influenciado a vida e a morte incomum da SN 2014C. Essa teoria secundária se encaixa com a observação de que aproximadamente 7 de 10 estrelas massivas têm uma companheira.

O estudo sugere que astrônomos deveriam prestar atenção na vida de estrelas massivas nos séculos antes de vossas explosões. Astrônomos também vão continuar monitorando as consequências dessa supernova desconcertante.

“Essa noção de que uma estrela poderia expelir tal enorme quantidade de matéria em um curto intervalo é completamente nova,” disse Fiona Harrison, diretora de investigação do telescópio espacial NuSTAR, em Caltech, Pesadena. “Isso desafia as nossas ideias fundamentais sobre como estrelas massivas evoluem, e eventualmente explodem, distribuindo os elementos químicos necessários para a vida.”

NuSTAR é uma pequena missão de exploração liderada por Caltech e gerenciada pelo Laboratório de Propulsão a Jato da Diretoria de Missão Científica da NASA em Washington. NuSTAR foi desenvolvido em parceria com a Universidade Técnica Danish e a Agência Espacial Italiana, e foi construído pela Orbital Science Corp, Dulles, Virginia. O Centro de Operações de Missão de NuSTAR está na UC Berkeley, e os arquivos de dados oficiais estão no Centro de Pesquisa de Arquivos Científicos de Astrofísica de Alta Energia da NASA. A Agência Espacial Italiana fornece a estação terrestre da missão e uma cópia dos arquivos. O Laboratório de Propulsão a Jato é gerenciado por Caltech para a NASA.

Fonte: NASA

[Traduzido e adaptado por: @jonathantorres19]