Pela primeira vez, os astrónomos obtiveram evidências visuais de que uma estrela encontrou o seu fim ao detonar duas vezes. Ao estudarem os remanescentes com centenas de anos da supernova SNR 0509-67.5, com o auxílio do VLT (Very Large Telescope) do ESO, os cientistas encontraram padrões que confirmam que a estrela que lhe deu origem sofreu um par de explosões. Esta descoberta lança uma nova luz em algumas das explosões mais importantes do Universo.

A maior parte das supernovas têm origem na morte explosiva de estrelas massivas, contudo existe um tipo que supernova que tem origem em estrelas mais modestas. As anãs brancas, pequenos núcleos inativos que restam depois de estrelas como o nosso Sol queimarem o seu combustível nuclear, podem dar origem ao que os astrónomos chamam uma supernova de Tipo Ia.

"As explosões das anãs brancas desempenham um papel crucial na astronomia", diz Priyam Das, estudante de doutoramento na Universidade de Nova Gales do Sul, em Camberra, Austrália, que liderou o estudo sobre a supernova SNR 0509-67.5 publicado na Nature Astronomy. Grande parte do nosso conhecimento sobre a forma como o Universo se expande assenta nas supernovas do Tipo Ia, as quais são também a principal fonte de ferro do nosso planeta, incluindo o ferro que temos no sangue. "No entanto, e apesar da sua importância, o mistério de longa data do mecanismo exato que desencadeia a sua explosão continua por resolver", acrescenta.

Todos os modelos que explicam as supernovas de Tipo Ia têm uma anã branca como uma das componentes num binário. Se orbitar suficientemente perto da outra estrela do par, a anã branca pode roubar material à sua companheira. Segundo a teoria mais aceite sobre a origem das supernovas de Tipo Ia, a anã branca acumula matéria da sua companheira até atingir uma massa crítica, altura em que sofre uma única explosão. No entanto, estudos recentes sugerem que pelo menos algumas supernovas de Tipo Ia explicam-se melhor por uma dupla explosão despoletada antes da estrela atingir essa massa crítica.

Os astrónomos obtiveram agora uma imagem nova que prova que esta hipótese estava correta: pelo menos algumas supernovas de Tipo Ia explodem por meio de um mecanismo de "dupla detonação". Neste modelo alternativo, a anã branca acumula em torno de si um manto de hélio "roubado" à sua companheira, que pode tornar-se instável e incendiar-se. A primeira explosão gera uma onda de choque que se desloca em torno e para o interior da anã branca, despoletando uma segunda detonação no núcleo da estrela e acabando por dar origem à supernova.

Esta imagem mostra a distribuição do cálcio nos remanescentes da supernova SNR 0509-67.5. Os dados foram obtidos com o instrumento MUSE (Multi-Unit Spectroscopic Explorer) montado no VLT do ESO. As curvas sobrepostas delineiam duas conchas concêntricas de cálcio que foram ejetadas em duas detonações separadas quando a estrela morreu há várias centenas de anos atrás. Crédito: ESO/P. Das et al.

Até agora, não existiam evidências visuais claras de uma dupla detonação numa anã branca. Recentemente, os astrónomos previram que este processo criaria um padrão distinto, ou uma impressão digital, nos remanescentes ainda brilhantes da supernova, que seria visível muito depois da explosão inicial. A teoria sugere que os remanescentes duma supernova deste tipo conteriam duas conchas separadas de cálcio.

Os astrónomos descobriram agora estas estruturas nos remanescentes de uma supernova. Ivo Seitenzahl, que liderou as observações e que trabalhava no Instituto de Estudos Teóricos de Heidelberg, na Alemanha, quando o estudo foi realizado, diz que estes resultados são "uma indicação clara de que as anãs brancas podem explodir muito antes de atingirem o famoso limite de massa de Chandrasekhar, e que o mecanismo de 'dupla detonação' ocorre de facto na natureza". Com o auxílio do instrumento MUSE (Multi Unit Spectroscopic Explorer) montado no VLT do ESO, a equipa detetou camadas de cálcio (a azul na imagem) nos remanescentes da supernova SNR 0509-67.5, uma evidência clara de que uma supernova de Tipo Ia pode ocorrer antes da sua anã branca progenitora atingir a massa crítica.

As supernovas de Tipo Ia são fundamentais para compreendermos o Universo, já que se comportam de forma muito consistente e o seu brilho, que podemos prever uma vez que não depende da distância a que se encontram, ajuda os astrónomos a medir distâncias no espaço. Utilizando-as como uma régua cósmica, os astrónomos descobriram a expansão acelerada do Universo, uma descoberta que mereceu o Prémio Nobel da Física de 2011. Estudar a forma como estes objetos explodem ajuda-nos a compreender melhor por que razão o seu brilho pode ser tão bem previsto.

Para Priyam Das há também um outro motivo para estudar estas explosões. "Esta prova tangível duma dupla detonação não só contribui para a resolução dum mistério de longa data, como também nos oferece um magnífico espetáculo visual", diz ele descrevendo a "bela estrutura em camadas" que uma supernova cria. Para o astrónomo, "revelar o funcionamento interno duma explosão cósmica tão espetacular é muito gratificante".

// ESO (comunicado de imprensa)
// Artigo científico (Nature Astronomy)

Quer saber mais?

SNR 0509-67.5:
Wikipedia

Supernovas:
Wikipedia 
Tipo Ia (Wikipedia)

Anã branca:
NASA
Wikipedia

VLT (Very Large Telescope):
ESO
Wikipedia
MUSE (ESO)