Os astrónomos descobriram que tipo de corpo estelar é deixado para trás quando duas estrelas colidem e se fundem para criar uma explosão chamada “nova vermelha luminosa”. Usando o Telescópio Espacial James Webb (JWST), os cientistas descobriram que a explosão de luz brilhante causada por este evento de fusão resultou numa estrela supermassiva semelhante a uma supergigante vermelha, e também descobriram que estas fusões estelares podem ter fornecido as matérias-primas necessárias para a vida.
Embora muitos eventos astronômicos ocorram em escalas de tempo cósmicas de milhares ou mesmo milhões de anos, eventos transitórios como este supernova Explodir, fundir buraco negroe a colisão e fusão de estrelas, como novas brilhantes vermelhas, ocorrem em tempos muito mais curtos, de frações de segundo a décadas. Isto dá aos astrónomos a oportunidade de estudar o desenvolvimento destes eventos “em tempo real”.
“Normalmente não testemunhamos a evolução de um sistema ao longo de milhões de anos, mas estes pares de estrelas estão a viver os seus momentos finais antes de uma colisão, e a colisão está a acontecer muito mais rapidamente”, disse Andrea Reggiti, líder do grupo de investigação do Instituto Nacional de Astronomia (INAF), num comunicado. “Na verdade, o transitório resultante tem um tempo de evolução comparável ao de uma supernova – isto é, vários meses.”
Regiti decidiu responder à pergunta: o que resta depois que as novas vermelhas luminosas desaparecem e as duas estrelas se fundem em um objeto, estudando nove novas vermelhas luminosas diferentes encontradas em dados de arquivo. O brilho desses transientes está em algum lugar entre uma nova clássica, na qual uma anã branca acumula material de uma estrela companheira, desencadeando uma explosão nuclear descontrolada, e uma supernova, que marca a morte de uma estrela massiva e o nascimento de um buraco negro, ou buraco negro. estrela de nêutrons. As estrelas que participam em fusões e desencadeiam a formação de novas vermelhas luminosas podem variar em massa desde menos que a massa do nosso Sol até 50 vezes a massa da nossa estrela.
Das nove novas vermelhas luminosas examinadas, a equipa descobriu que apenas duas contavam toda a história destes poderosos eventos de fusão. Eles são AT 2011kp, que foi descoberto em 2011 em uma galáxia a cerca de 25 milhões de anos-luz da Terra, e AT 1997bs, que explodiu em uma galáxia a 31 milhões de anos-luz de distância.
“Em alguns casos, a análise de imagens de arquivo de grandes telescópios espaciais tiradas nos anos anteriores ao evento permite-nos identificar a origem, ou seja, estudar o sistema antes da fusão e assim compreender que tipos de estrelas estavam envolvidas”, disse Reghetti. “No entanto, até agora, não está claro que tipos de estrelas serão deixadas para trás após a fusão.”
Para determinar a natureza dos corpos estelares deixados por estes eventos de fusão, a equipa teve de observá-los vários anos após o evento inicial. Isto porque quando as estrelas se fundem para formar novas brilhantes vermelhas, elas ejetam enormes quantidades de material estelar. Isto produz a fase mais brilhante (mudança de brilho) destes transientes, mas a camada densa e brilhante de material também obscurece a visão do corpo estelar resultante. Como cada nova vermelha brilhante ejeta 300 vezes a massa da Terra em poeira, é fácil ver como os estágios iniciais desses eventos seriam difíceis de observar através de todo esse material.
A pesquisa também requer um telescópio espacial suficientemente poderoso para observar galáxias distantes e distinguir estrelas individuais. É aqui que o JWST entra em jogo. Além das imagens de luz visível coletadas pelo Hubble e pelo Telescópio Espacial, serão utilizados dados infravermelhos coletados pelo JWST em 2023 e 2024 Telescópio Espacial Spitzer, A equipe deu outra olhada em sua seleção de novas vermelhas luminosas, observando AT 2011kp como apareceu 12 anos após o evento de fusão estelar, e AT 1997bs como apareceu após 27 anos de evolução.
Isto revelou um objeto estelar muito semelhante a uma supergigante vermelha, centenas de vezes o tamanho do Sol, que se colocado no centro do sistema solar engoliria planetas rochosos interiores e varreria a órbita do sistema solar. Júpiter. Apesar do seu tamanho, as estrelas são muito mais frias que o Sol, com temperaturas de superfície variando de 5.840 a 6.740 graus Fahrenheit (3.200 a 3.700 graus Celsius), em comparação com a temperatura da superfície do Sol de cerca de 10.300 graus Fahrenheit (5.700 graus Celsius).
“Não esperávamos encontrar esse tipo de objeto após a fusão”, disse Andrea Pastorello, integrante da equipe, também do INAF. “Em vez disso, esperamos que o sistema passe de duas estrelas com alguma massa para uma estrela com uma massa quase igual à soma das duas estrelas (a quantidade líquida de material expelido pela colisão), fixando-se numa fonte mais quente e compacta.”
As impressionantes capacidades de observação do Telescópio Espacial James Webb também permitem aos investigadores estudar os produtos químicos que compõem a poeira que rodeia a supergigante recém-nascida. Eles descobriram que a poeira era composta principalmente de compostos de carbono, como o grafite. Estes compostos são importantes blocos de construção da vida, e uma vez que as novas vermelhas brilhantes dão uma contribuição tão significativa para a poeira interestelar, estes eventos também podem ter desempenhado um papel fundamental no fornecimento das matérias-primas necessárias para a vida na Terra.
“Somos feitos de compostos de carbono, o mesmo carbono abundante na poeira”, concluiu Reghetti. “Esta é uma maneira diferente de contar a velha história de que somos ‘poeira estelar’”.
A pesquisa da equipe será publicada na revista Astronomia e Astrofísica.
