Top thingy left
 
Encontrado elo perdido: supernovas dão origem a buracos negros ou estrelas de neutrões
12 de janeiro de 2024
 

Esta imagem artística baseia-se no resultado de uma explosão de supernova observada por duas equipas de astrónomos com o VLT (Very Large Telescope) e o NTT (New Technology Telescope), ambos do ESO. A supernova observada, SN 2022jli, ocorreu quando uma estrela de grande massa morreu numa imensa explosão, deixando para trás um objeto compacto: uma estrela de neutrões ou um buraco negro. Esta estrela moribunda tinha, no entanto, uma companheira que conseguiu sobreviver a este evento violento. As interações periódicas entre o objeto compacto e a sua companheira deixaram sinais periódicos nos dados, revelando-nos que da explosão de supernova tinha, de facto, resultado um objeto compacto.
Crédito: ESO/L. Calçada
 
     
 
 
 

Os astrónomos descobriram uma ligação direta entre as mortes explosivas de estrelas de grande massa e a formação dos objetos mais compactos e enigmáticos do Universo: buracos negros e estrelas de neutrões. Com o auxílio do VLT (Very Large Telescope) e do NTT (New Technology Telescope), ambos do ESO, duas equipas de investigadores conseguiram observar o resultado de uma explosão de supernova numa galáxia próxima, encontrando assim evidências de um misterioso objeto compacto deixado para trás.

Quando chegam ao final das suas vidas, as estrelas de grande massa colapsam sob a sua própria gravidade tão rapidamente que o resultado é uma violenta explosão conhecida por supernova. Os astrónomos pensam que, depois da toda a excitação da explosão, o que resta é um núcleo extremamente denso, ou um remanescente compacto, da estrela. Dependendo da massa da estrela que explode, o remanescente compacto tanto pode ser uma estrela de neutrões, um objeto tão denso que uma colher de chá do seu material pesaria cerca de um bilião de quilos na Terra; ou um buraco negro, um objeto do qual nada, nem mesmo a luz, consegue escapar.

Os astrónomos encontraram no passado muitos indícios que apontam para esta cadeia de eventos, tais como a descoberta de uma estrela de neutrões no seio da Nebulosa do Caranguejo, a nuvem de gás que resultou da explosão de uma estrela que ocorreu há quase mil anos atrás. No entanto, nunca este processo foi observado em tempo real, o que significa que evidências diretas de uma supernova a deixar para trás um remanescente compacto têm permanecido elusivas. "Com este nosso trabalho, conseguimos estabelecer uma ligação direta," disse Ping Chen, investigador do Instituto Científico Weizmann, em Israel, autor principal de um estudo publicado na revista Nature e apresentado no 243.º Encontro da Sociedade Astronómica Americana em Nova Orleães, EUA.

A sorte dos investigadores mudou quando, em maio de 2022, o astrónomo amador da África do Sul, Berto Monard, descobriu a supernova SN 2022jli no braço espiral da galáxia próxima NGC 157, situada a cerca de 75 milhões de anos-luz de distância. Duas equipas separadas estudaram o resultado da explosão, descobrindo que esta apresentava um comportamento peculiar.

 
Esta imagem artística mostra o processo pelo qual uma estrela de grande massa num sistema binário se transforma numa supernova. Esta série de eventos ocorreu na supernova SN 2022jli e foi observada pelos astrónomos com o auxílio do VLT (Very Large Telescope) e do NTT (New Technology Telescope), ambos do ESO. Após a explosão sob a forma de supernova da estrela de grande massa, o que restou foi um objeto compacto - uma estrela de neutrões ou um buraco negro. A estrela companheira sobreviveu à explosão, mas a sua atmosfera tornou-se mais inchada. O objeto compacto e a sua estrela companheira continuaram em órbita um do outro, com o objeto compacto a "roubar" regularmente matéria da atmosfera aumentada da sua companheira. Esta acreção de matéria foi observada nos dados dos investigadores como flutuações regulares de brilho e também como movimentos periódicos de hidrogénio gasoso.
Crédito: ESO/L. Calçada
 

Depois da explosão, o brilho da maioria das supernovas simplesmente desvanece com o tempo; os astrónomos observam um declínio suave e gradual na "curva de luz" da explosão. Contudo, o comportamento de SN 2022jli era deveras peculiar: apesar do brilho total ir diminuindo, isso não acontecia de forma suave, apresentando antes oscilações para cima e para baixo, mais ou menos a cada 12 dias. "Observámos uma sequência repetitiva de iluminação e desvanecimento da luz nos dados de SN 2022jli," explica Thomas Moore, estudante de doutoramento na Queen’s University Belfast, no Norte da Irlanda, que liderou o estudo da supernova publicado no final do ano passado na revista The Astrophysical Journal Letters. "Trata-se da primeira vez que oscilações periódicas repetidas durante muitos ciclos foram detetadas na curva de luz de uma supernova," refere Moore no seu artigo científico.

Tanto a equipa de Moore como a de Chen pensam que a presença de mais de uma estrela no sistema SN 2022jli pode explicar este comportamento. De facto, não é invulgar que as estrelas de grande massa partilhem a sua órbita com uma estrela companheira, no que é chamado um sistema binário, e a estrela que deu origem a SN 2022jli não é exceção. No entanto, o que é notável neste sistema é que a estrela companheira parece ter sobrevivido à morte violenta da sua parceira e os dois objetos, o remanescente compacto e a estrela companheira, muito provavelmente continuaram em órbita um do outro.

Os dados recolhidos pela equipa de Moore, que incluíram observações levadas a cabo com o NTT do ESO, no deserto chileno do Atacama, não permitiram descobrir exatamente como é que a interação entre os dois objetos causou os altos e baixos na curva de luz. No entanto, a equipa de Chen fez observações adicionais e descobriu as mesmas flutuações regulares que a equipa de Moore no brilho visível do sistema, mas descobriu também movimentos periódicos de hidrogénio gasoso e explosões de raios gama no sistema. As suas observações foram realizadas com um complemento de instrumentos no solo e no espaço, incluindo o instrumento X-shooter montado no VLT do ESO, no Chile.

 
Esta imagem artística baseia-se no resultado de uma explosão de supernova, SN 2022jli, observada por duas equipas de astrónomos com o VLT (Very Large Telescope) e o NTT (New Technology Telescope), ambos do ESO. Esta explosão ocorreu num sistema binário, o que significa que a estrela que criou a supernova e deixou para trás um objeto compacto tinha uma estrela companheira. O objeto compacto e a sua companheira continuaram em órbita um do outro, com o objeto compacto a "roubar" regularmente matéria da sua companheira sempre que se aproxima dela, como podemos ver aqui.
Crédito: ESO/L. Calçada
 

Juntando todas as informações, as duas equipas, de modo geral, concordam que quando a estrela companheira interagiu com o material lançado durante a explosão de supernova, a sua atmosfera rica em hidrogénio tornou-se mais inchada do que o habitual. Depois, quando o objeto compacto deixado pela explosão passa, ao descrever a sua órbita, pela atmosfera da companheira, vai retirando hidrogénio gasoso e formando um disco quente de matéria em seu torno. Este "roubo" periódico de matéria, ou acreção, produz imensa energia que foi vista nas observações como variações regulares de brilho.

Apesar das equipas não terem conseguido observar luz vinda do objeto compacto propriamente dito, foi concluído que este roubo energético só pode ser devido a uma estrela de neutrões invisível, ou possivelmente a um buraco negro, que retira matéria à atmosfera acrescentada da estrela companheira. "O nosso trabalho corresponde a resolver um mistério juntando todas as pistas possíveis," diz Chen. "Juntamos todas as peças que nos conduzem assim à verdade."

Com a presença confirmada de um buraco negro ou de uma estrela de neutrões, há ainda imenso para desvendar sobre este sistema enigmático, incluindo a natureza exata do objeto compacto ou que fim poderá ter este sistema binário. Os telescópios de próxima geração como o ELT (Extremely Large Telescope) do ESO, previsto para começar a funcionar no final desta década, ajudar-nos-ão a resolver estas questões, permitindo aos astrónomos revelar detalhes sem precedentes sobre este sistema único.

 

// ESO (comunicado de imprensa)
// Artigo científico - Chen et al. (Nature)
// Artigo científico - Chen et al. (arXiv.org)
// Artigo científico - Moore et al. (The Astrophysical Journal Letters)
// Artigo científico - Moore et al. (arXiv.org)

 


Quer saber mais?

Notícias relacionadas:
Astronomy
COSMOS
science alert
PHYSORG
SIC Notícias
SAPO

SN 2022jli:
Transient Name Server

Buraco negro:
Wikipedia

Estrela de neutrões:
Wikipedia
Universidade de Maryland

VLT (Very Large Telescope):
ESO
Wikipedia

NTT (New Technology Telescope):
ESO
Wikipedia

ESO:
Página oficial
Wikipedia

 
   
 
 
 
Top Thingy Right