Pela primeira vez, os astrônomos obtiveram evidências visuais de que uma estrela chegou ao fim ao detonar duas vezes. Ao estudar os restos mortais de supernova SNR 0509-67.5 com o telescópio muito grande do Observatório do Sul da Europa (VLT do ESO), eles encontraram padrões que confirmam que sua estrela sofreu um par de explosões explosivas. Publicado hoje, essa descoberta mostra algumas das explosões mais importantes do universo sob uma nova luz.
A maioria das supernovas são as mortes explosivas de estrelas maciças, mas uma variedade importante vem de uma fonte despretensiosa. Anões brancos, os pequenos núcleos inativos que sobraram depois que estrelas como nosso sol queimam seu combustível nuclear, podem produzir o que os astrônomos chamam de supernova do tipo IA.
“As explosões dos anãs brancas desempenham um papel essential na astronomia”, diz Priyam Das, um estudante de doutorado da Universidade de Nova Gales do Sul Canberra, Austrália, que liderou o estudo no SNR 0509-67.5 publicado hoje em hoje em Astronomia da natureza. Muito do nosso conhecimento de como o universo se expande se baseia nas supernovas do tipo IA, e elas também são a principal fonte de ferro em nosso planeta, incluindo o ferro em nosso sangue. “No entanto, apesar de sua importância, o quebra-cabeça de longa knowledge do mecanismo exato que desencadeia sua explosão permanece sem solução”, acrescenta.
Todos os modelos que explicam as supernovas do tipo IA começam com uma anã branca em um par de estrelas. Se orbita perto o suficiente para a outra estrela neste par, o anão poderá roubar materials de seu parceiro. Na teoria mais estabelecida por trás das supernovas do tipo IA, a anã branca acumula a matéria de seu companheiro até atingir uma massa crítica, momento em que sofre uma única explosão. No entanto, estudos recentes sugeriram que pelo menos algumas supernovas do tipo IA poderiam ser melhor explicadas por uma dupla explosão desencadeada antes que a estrela atingisse essa massa crítica.
Agora, os astrônomos capturaram uma nova imagem que prova que seu palpite estava certo: pelo menos algumas supernovas do tipo IA explodem através de um mecanismo de ‘dupla detonação’. Nesse modelo alternativo, a anã branca forma um cobertor de hélio roubado em torno de si, que pode se tornar instável e inflamar. Essa primeira explosão gera uma onda de choque que viaja pela anã branca e para dentro, desencadeando uma segunda detonação no núcleo da estrela – criando o supernova.
Até agora, não havia evidências claras e visuais de uma anã branca passando por uma dupla detonação. Recentemente, os astrônomos previram que esse processo criaria um padrão ou impressão digital distintos nos restos ainda mais ampliados da Supernova, visível muito tempo após a explosão inicial. Pesquisas sugerem que os remanescentes de tal supernova conteriam duas conchas separadas de cálcio.
Os astrônomos agora encontraram essa impressão digital nos restos mortais de uma supernova. Ivo Seitenzahl, que liderou as observações e esteve no Instituto de Estudos Teóricos da Alemanha Heidelberg quando o estudo foi realizado, diz que esses resultados mostram “uma indicação clara de que as anãs brancas podem explodir bem antes de atingirem o famoso mecanismo de Chandrasekhar, e o mecanismo de ‘dupla-detonação’ de fato ocorre na natureza”. A equipe conseguiu detectar essas camadas de cálcio (em azul na imagem) no SUPERNOVA REMNANT SNR 0509-67.5, observando-o com o Explorer espectroscópico de várias unidades (MUSE) no VLT do ESO. Isso fornece fortes evidências de que uma supernova do tipo IA pode ocorrer antes que seu anão branco dos pais atinja uma massa crítica.
As supernovas do tipo IA são essenciais para a nossa compreensão do universo. Eles se comportam de maneiras muito consistentes e seu brilho previsível – não importa o quão longe eles estejam – ajudam os astrônomos a medir distâncias no espaço. Usando -os como uma fita cósmica, os astrônomos descobriram a expansão acelerada do universo, uma descoberta que ganhou o Prêmio Nobel da Física em 2011. Estudar como eles explodem nos ajuda a entender por que eles têm um brilho tão previsível.
O DAS também tem outra motivação para estudar essas explosões. “Essa evidência tangível de uma detonação dupla não apenas contribui para resolver um mistério de longa knowledge, mas também oferece um espetáculo visible”, diz ele, descrevendo a “estrutura lindamente em camadas” que uma supernova cria. Para ele, “revelar o funcionamento interno de uma explosão cósmica tão espetacular é incrivelmente gratificante”.
Esta pesquisa foi apresentada em um artigo para aparecer em Astronomia da natureza Intitulado “O cálcio em um remanescente de supernova mostra a impressão digital de uma explosão de massa sub-chandrasekhar”.
The workforce consists of P. Das (College of New South Wales, Australia (UNSW) & Heidelberger Institut für Theoretische Studien, Heidelberg, Germany (HITS)), IR Seitenzahl (HITS), AJ Ruiter (UNSW & HITS & OzGrav: The ARC Centre of Excellence for Gravitational Wave Discovery, Hawthorn, Australia & ARC Centre of Excellence for All-Sky Astrophysics in 3 Dimensions), FK Röpke (HITS & Institut für Theoretische Astrophysik, Heidelberg, Germany & Astronomisches Recheninstitut, Heidelberg, Germany), R. Pakmor (Max-Planck-Institut für Astrophysik, Garching, Germany (MPA)), FPA Vogt (Federal Workplace of Meteorology and Climatology – MeteoSwiss, Payerne, Switzerland), CE Collins (The College of Dublin, Dublin, Eire & GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung, Darmstadt, Germany), P. Ghavamian (Towson College, Towson, USA), SA Sim (Queen’s College Belfast, Belfast, UK), BJ Williams (Laboratório de Astrofísica de Raios-X NASA/GSFC, Greenbelt, EUA), S. Taubenberger (MPA & Technical College Munique, Garching, Alemanha), JM Laming (Laboratório de Pesquisa Naval, Washington, USA), J. Suherli (Universidade de Manitoba, Winnipeg, Canadá, R. Suthern), J. Rodríguez-Segovia (UNSW).