Uma equipa de astrónomos liderada pela Northwestern University captou o vislumbre mais detalhado de uma estrela condenada antes de explodir.

Utilizando o Telescópio Espacial James Webb da NASA, a equipa internacional identificou, pela primeira vez, a estrela fonte de uma supernova, ou progenitora, em comprimentos de onda do infravermelho médio. Estas observações - combinadas com imagens de arquivo do Telescópio Espacial Hubble - revelaram que a explosão teve origem numa enorme estrela supergigante vermelha, envolta num inesperado manto de poeira.

A descoberta pode ajudar a resolver o mistério de décadas sobre a razão pela qual as supergigantes vermelhas massivas raramente explodem. Com efeito, os modelos teóricos preveem que as supergigantes vermelhas deveriam constituir a maioria das supernovas de colapso do núcleo. O novo estudo mostra que estas estrelas de facto explodem, mas estão simplesmente escondidas, no interior de espessas nuvens de poeira. Com as novas capacidades do Webb, os astrónomos podem finalmente penetrar a poeira para detetar estes fenómenos, fechando o fosso entre a teoria e a observação.

O estudo foi publicado na revista The Astrophysical Journal Letters. Marca a primeira deteção da progenitora de uma supernova pelo Telescópio Espacial James Webb.

"Há várias décadas que temos tentado determinar exatamente o aspeto das explosões de estrelas supergigantes vermelhas", disse Charlie Kilpatrick, que liderou o estudo. "Só agora, com o JWST, temos finalmente a qualidade dos dados e das observações infravermelhas que nos permitem dizer com precisão o tipo exato de supergigante vermelha que explodiu e como era o seu ambiente imediato. Estávamos à espera que isto acontecesse - que uma supernova explodisse numa galáxia que o JWST já tivesse observado. Combinámos os dados do Hubble e do JWST para caracterizar completamente esta estrela pela primeira vez".

Especialista na vida e morte de estrelas massivas, Kilpatrick é professor assistente de investigação no Centro de Exploração Interdisciplinar e Investigação em Astrofísica da Universidade Northwestern. Aswin Suresh, estudante de física e astronomia, também na mesma instituição de ensino, é um dos principais coautores do artigo científico.

A progenitora mais vermelha e mais poeirenta alguma vez observada

Utilizando o ASAS-SN (All-Sky Automated Survey of Supernovae), os astrónomos detetaram pela primeira vez a supernova, designada SN 2025pht, no dia 29 de junho de 2025. A sua luz tinha viajado a partir de uma galáxia próxima chamada NGC 1637, localizada a 40 milhões de anos-luz da Terra.

Comparando imagens de NGC 1637 pelo Hubble e pelo Webb, antes e depois da explosão da estrela, Kilpatrick, Suresh e os seus colaboradores encontraram a estrela progenitora de SN 2025pht. Chamou imediatamente a atenção - extremamente brilhante e incrivelmente vermelha. Embora a estrela brilhasse cerca de 100.000 vezes mais do que o nosso Sol, a poeira circundante obscurecia grande parte dessa luz. O véu de poeira era tão espesso, de facto, que a estrela parecia mais de 100 vezes mais fraca no visível do que seria sem a poeira. Como a poeira bloqueou os comprimentos de onda mais curtos e azuis da luz, a estrela também apareceu surpreendentemente vermelha.

"É a supergigante vermelha mais vermelha e mais poeirenta que já vimos explodir como supernova", disse Suresh.

Estrelas massivas nas fases finais das suas vidas, as supergigantes vermelhas estão entre as maiores estrelas do Universo. Quando os seus núcleos colapsam, explodem como supernovas do Tipo II, deixando para trás ou uma estrela de neutrões ou um buraco negro. O exemplo mais conhecido de uma supergigante vermelha é Betelguese, a brilhante estrela avermelhada no ombro da constelação de Oríon.

"SN 2025pht é surpreendente porque apareceu muito mais vermelha do que quase todas as outras supergigantes vermelhas que vimos explodir como supernova", acrescentou Kilpatrick. "Isto diz-nos que as explosões anteriores podem ter sido muito mais luminosas do que pensávamos, porque não tínhamos a mesma qualidade de dados infravermelhos que o JWST pode agora fornecer".

Pistas escondidas na poeira

A "avalanche" de poeira pode ajudar a explicar porque é que os astrónomos têm tido dificuldade em encontrar supergigantes vermelhas progenitoras. As estrelas mais massivas que explodem como supernovas são os objetos mais brilhantes e luminosos do céu. Por isso, teoricamente, deveriam ser fáceis de detetar antes de explodirem. Mas não tem sido esse o caso.

Os astrónomos afirmam que as estrelas idosas mais massivas podem ser também as mais poeirentas. Estes espessos mantos de poeira podem obscurecer a luz das estrelas ao ponto de as tornar completamente indetetáveis. As novas observações do Webb apoiam esta hipótese.

"Tenho argumentado a favor desta interpretação, mas nem eu esperava ver um exemplo tão extremo como o de SN 2025pht", disse Kilpatrick. "Isso explicaria porque é que estas supergigantes mais massivas estão ausentes, porque tendem a ser mais poeirentas".

Para além da presença de poeira propriamente dita, a composição da poeira também foi surpreendente. Ao passo que as supergigantes vermelhas tendem a produzir poeira rica em oxigénio e silicato, a poeira desta estrela parecia rica em carbono. Isto sugere que uma convecção poderosa nos últimos anos da estrela pode ter extraído carbono do seu interior, enriquecendo a sua superfície e alterando o tipo de poeira que produziu.

"Os comprimentos de onda infravermelhos das nossas observações sobrepõem-se a uma característica importante da poeira de silicato que é característica de alguns espetros de supergigantes vermelhas", disse Kilpatrick. "Isto diz-nos que o vento era muito rico em carbono e menos rico em oxigénio, o que também é algo surpreendente para uma supergigante vermelha desta massa".

Uma nova era para as explosões estelares

O novo estudo marca a primeira vez que os astrónomos utilizam o Telescópio Webb para identificar diretamente a estrela progenitora de uma supernova, abrindo a porta a muitas outras descobertas. Ao captar luz em todo o espetro infravermelho próximo e médio, o Webb pode revelar estrelas ocultas e fornecer as peças que faltam do puzzle da vida e morte das estrelas mais massivas.

A equipa está agora à procura de supergigantes vermelhas semelhantes que possam, no futuro, explodir como supernovas. As observações efetuadas pelo futuro Telescópio Espacial Nancy Grace Roman da NASA podem ajudar nesta busca. O Roman terá a resolução, a sensibilidade e a cobertura infravermelha para ver estas estrelas e potencialmente testemunhar a sua variabilidade à medida que expulsam grandes quantidades de poeira perto do fim das suas vidas.

"Com o lançamento do JWST e o próximo lançamento do Roman, este é um momento excitante para estudar estrelas massivas e progenitoras de supernovas", disse Kilpatrick. "A qualidade dos dados e as novas descobertas que vamos fazer vão exceder tudo o que foi observado nos últimos 30 anos".

// Universidade Northwestern (comunicado de imprensa)
// Artigo científico (The Astrophysical Journal Letters)

Quer saber mais?

SN 2025pht:
Transient Name Server

Supernova:
Wikipedia 
Supernova do Tipo II (Wikipedia)

Estrela supergigante vermelha:
Wikipedia

NGC 1637:
Wikipedia

JWST (Telescópio Espacial James Webb):
NASA
STScI
STScI (website para o público)
ESA
ESA/Webb
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Blog do JWST (NASA)
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NIRCam (NASA)
MIRI (NASA)
NIRSpec (NASA)

Telescópio Espacial Hubble:
Hubble, NASA 
ESA
STScI
Base de dados do Arquivo Mikulski para Telescópios Espaciais
Arquivo de Ciências do eHST
Wikipedia

ASAS-SN (All-Sky Automated Survey for Supernovae):
Universidade do Estado do Ohio
Universidade do Estado do Ohio #2
Wikipedia