Estrela tinha cerca de 30 vezes a massa do Sol e estava a 500 milhões de anos-luz da Terra. Observações revelaram uma rara onda de choque e indicam que a explosão pode ter formado um buraco negro.
Astrônomos conseguiram acompanhar a morte explosiva de uma estrela gigante do início ao fim pela primeira vezem uma observação desse tipo. O astro tinha cerca de 30 vezes a massa do Sol antes de explodir como supernova e pode ter deixado um buraco negro como remanescente.
A sequência de observações começou em março, quando o telescópio espacial chinês Einstein Probe identificou um breve clarão de raios X. O sinal revelou uma poderosa onda de choque atravessando as camadas externas da estrela durante seu colapso.
Esse fenômeno recebe o nome de “shock breakout”. Os cientistas acreditam que ele aconteça nas supernovas, porém sua curta duração torna a detecção extremamente difícil. Antes desse caso, astrônomos não observavam um evento desse tipo desde 2008.
A descoberta também trouxe uma surpresa: apesar das características extremas da explosão, os pesquisadores não encontraram evidências de um surto de raios gama nem de um jato de material. O resultado pode ajudar a explicar por que estrelas massivas aparentemente semelhantes apresentam mortes tão diferentes.
Como os astrônomos conseguiram observar a explosão?
O Einstein Probe detectou o primeiro sinal quando uma onda de choque gerada pelo colapso do núcleo atravessou a estrela e alcançou sua superfície.
A partir desse momento, pesquisadores mobilizaram rapidamente outros instrumentos. Entre eles estava o Observatório de Raios X Chandra, além de diferentes telescópios terrestres.
Dessa forma, a equipe conseguiu acompanhar a evolução da supernova durante quase três meses. As observações terminaram quando, da perspectiva terrestre, a região onde ocorreu a explosão passou para trás do Sol.
O astrônomo Brendan O’Connor, da Universidade Carnegie Mellon, destacou a dificuldade de registrar o fenômeno em tempo real.
“É preciso um pouco de sorte para captá-lo em tempo real”, afirmou O’Connor, autor principal de um dos estudos publicados no Astrophysical Journal Letters.
O que é o “shock breakout”?
O chamado shock breakout acontece nos primeiros momentos de uma supernova.
Quando o núcleo de uma estrela massiva entra em colapso, uma poderosa onda de choque atravessa suas camadas. Em seguida, essa onda alcança a superfície e produz um sinal extremamente energético e breve.
Por isso, capturar esse momento oferece aos cientistas uma oportunidade rara de estudar as condições da estrela imediatamente antes e durante sua destruição.
A astrônoma Jillian Rastinejad, da Universidade de Maryland e bolsista do programa Einstein da NASA, comparou a onda de choque a um radar.
“À medida que ela atravessa as camadas externas da estrela e qualquer material nas proximidades, deixa uma marca no sinal que detectamos nos raios X”, explicou.
Assim, os raios X fornecem informações sobre a estrutura do astro pouco antes do colapso.
Estrela tinha cerca de 30 vezes a massa do Sol
A estrela estava localizada em uma galáxia a aproximadamente 500 milhões de anos-luz da Terra. Portanto, a luz observada pelos telescópios começou sua viagem pelo espaço há cerca de 500 milhões de anos.
Antes da explosão, os pesquisadores estimam que o astro possuía aproximadamente 30 vezes a massa do Sol.
Além disso, tratava-se de uma estrela Wolf-Rayet, classe formada por estrelas extremamente quentes e massivas. Antes de explodir, ela já havia perdido suas camadas externas de hidrogênio e hélio devido aos intensos ventos estelares.
Segundo Rastinejad, o astro estaria entre as estrelas mais massivas e provavelmente seria maior que Betelgeuse, uma das gigantes mais conhecidas da Via Láctea.
Explosão lançou material a mais de 10% da velocidade da luz
Os astrônomos classificaram o fenômeno como uma supernova do tipo Ic de linhas largas.
Nesse tipo de explosão, a estrela já perdeu grande parte de suas camadas externas antes do colapso. Além disso, a supernova lança matéria pelo espaço em velocidades extremamente elevadas.
Neste caso, o material ejetado alcançou pouco mais de 10% da velocidade da luz.
A explosão apresentou várias características normalmente associadas aos chamados surtos de raios gama, fenômenos que estão entre as explosões mais energéticas conhecidas no Universo.
Entretanto, os pesquisadores não encontraram sinais de um surto de raios gama.
Ausência de jato surpreende cientistas
A falta de um surto de raios gama tornou a descoberta especialmente importante.
Algumas estrelas massivas, ao entrarem em colapso, produzem poderosos jatos de matéria que viajam a velocidades próximas à da luz. Quando conseguem atravessar a estrela, esses jatos podem gerar intensos surtos de raios gama.
Neste caso, porém, isso aparentemente não aconteceu.
Segundo O’Connor, entender essa diferença permanece como uma das grandes questões da astronomia.
“Uma das principais questões ainda sem resposta nessa área é por que algumas estrelas massivas em colapso lançam jatos de material a velocidades próximas à da luz, que escapam da estrela e produzem explosões de raios gama, enquanto estrelas aparentemente semelhantes não o fazem.”
De acordo com os pesquisadores, esta foi a primeira supernova desse tipo observada sem uma explosão de raios gama e sem um jato de material.
Consequentemente, a descoberta indica que estrelas gigantes podem terminar suas vidas de maneiras mais variadas do que os modelos anteriores sugeriam.
Explosão pode ter criado um buraco negro
Os cientistas acreditam que o colapso tenha deixado para trás um buraco negro.
Esses objetos surgem quando uma grande quantidade de matéria fica concentrada em uma região extremamente pequena. Como resultado, a gravidade se torna tão intensa que, a partir de determinado limite, nem mesmo a luz consegue escapar.
No entanto, a formação do buraco negro neste caso ainda aparece como uma interpretação dos pesquisadores, e não como uma detecção direta do objeto.
Ainda assim, a elevada massa da estrela antes da explosão torna esse cenário compatível com as observações apresentadas.
Descoberta muda compreensão sobre a morte de estrelas gigantes
A possibilidade de acompanhar praticamente toda a evolução da supernova forneceu aos pesquisadores uma visão incomum dos momentos finais de uma estrela massiva.
Além disso, a combinação entre a detecção inicial do Einstein Probe, as observações do Chandra e o acompanhamento de telescópios terrestres permitiu analisar diferentes fases da explosão.
Agora, os resultados podem ajudar cientistas a compreender por que algumas estrelas produzem jatos relativísticos e surtos de raios gama, enquanto outras aparentemente semelhantes explodem sem apresentar esses fenômenos.
Para Rastinejad, a descoberta reforça uma conclusão importante: as estrelas mais massivas podem morrer de mais maneiras do que os astrônomos imaginavam.
