Os astrónomos obtiveram imagens altamente detalhadas poucos dias após o início de duas explosões estelares, conhecidas como novas. Novas observações demonstram claramente que estas explosões não são tão simples como se pensava. Em vez de uma única explosão, a explosão pode enviar múltiplos fluxos de material, possivelmente até atrasando alguns dos jatos de forma dramática.
Uma equipe internacional de pesquisadores relata o trabalho astronomia natural. Eles usaram interferometria no Centro de Astronomia de Alta Resolução Angular (CHARA Array), na Califórnia, um método que combina a luz de vários telescópios para criar imagens extremamente nítidas. A resolução aumentada torna possível obter imagens diretas da evolução destes eventos em rápida mudança.
“Estas imagens permitem-nos observar de perto como o material é ejetado da estrela durante a explosão,” disse Gail Schaefer, diretora da rede CHARA na Geórgia. “Capturar esses eventos de curta duração requer flexibilidade no ajuste de nossa programação noturna à medida que novos alvos de oportunidade são descobertos.”
O que é Nova e por que as ondas de choque são importantes
As novas são formadas em sistemas binários compactos quando uma anã branca (o núcleo denso restante de uma estrela) extrai gás de uma estrela companheira próxima. À medida que o material roubado se acumula, ele desencadeia uma reação nuclear descontrolada, provocando um súbito brilho no céu. Até recentemente, a maior parte dos astrónomos tinham de juntar as peças das fases iniciais de forma indirecta, porque os detritos em expansão pareciam um ponto de luz.
Observar exatamente como o material ejetado explode e interage é fundamental para explicar como as ondas de choque se formam nas novas. O Fermi Large Area Telescope (LAT) da NASA foi o primeiro a vincular esses impactos a novas. Nos seus primeiros 15 anos, o Fermi-LAT detectou emissões de GeV de mais de 20 novas, mostrando que estas erupções podem produzir raios gama na nossa galáxia e apontando para a sua promessa como fontes multimensageiras.
Duas estrelas em ascensão de 2021 com comportamentos completamente diferentes
A equipe se concentrou em duas novas que explodiram em 2021 e descobriu que elas se comportavam de maneiras muito diferentes. A Nova V1674 Herculis é uma das mais rápidas já registradas, subindo e desaparecendo em questão de dias. A imagem mostra duas correntes separadas movendo-se na direção vertical – sugerindo que o evento envolveu múltiplas interações de jatos. O momento é particularmente revelador: o novo fluxo aparece na imagem ao mesmo tempo que o Telescópio Espacial de Raios Gama Fermi da NASA também detecta raios gama de alta energia, ligando a radiação alimentada pelo choque diretamente a esses fluxos colisionais.
Nova V1405 Cassiopeiae se desdobra muito mais lentamente. Inesperadamente, reteve as suas camadas exteriores durante mais de 50 dias antes de as libertar, fornecendo a evidência mais clara até à data da expulsão retardada de uma nova. Quando o material finalmente se libertou, desencadeou novos choques, e o Fermi da NASA observou novamente raios gama associados a nova violência.
“Estas observações permitem-nos observar explosões estelares em tempo real, um fenómeno muito complexo que há muito é considerado extremamente desafiante”, disse o principal autor do estudo, Elias Eddy, professor de física e astronomia na Texas Tech University. “Estamos agora a ver mais do que um simples flash de luz, mas estamos a revelar a verdadeira complexidade de como estas explosões se desenrolam. É como passar de uma fotografia granulada a preto e branco para um vídeo de alta definição.”
A interferometria revela estrutura, a espectroscopia confirma detalhes
A capacidade de ver essas estruturas finas vem da interferometria, a mesma técnica que ajudou a criar imagens do buraco negro no centro da Via Láctea. A equipe também comparou essas imagens com espectros de grandes instalações como a Gemini. Esses espectros rastreiam características variáveis no gás do jato, e as novas assinaturas espectrais correspondem às estruturas vistas nas imagens de interferência, fornecendo confirmação direta um-para-um de como os fluxos de gás se formam e colidem.
“Este é um salto extraordinário”, disse John Monnier, professor de astronomia na Universidade de Michigan, coautor do estudo e especialista em imagens de interferência. “O facto de podermos agora ver estrelas a explodir e ver instantaneamente a estrutura do material a ser lançado no espaço é notável. Abre uma nova janela para alguns dos acontecimentos mais dramáticos do Universo.”
O que acontece com explosões estelares e raios gama
As descobertas sugerem que as novas podem ser muito mais complexas do que uma explosão repentina. Eles também ajudam a explicar por que estes eventos criam choques poderosos que produzem luz de alta energia, incluindo raios gama. O telescópio Fermi da NASA desempenhou um papel central na revelação desta ligação, transformando Nova num laboratório do mundo real para estudar a física do impacto e a aceleração de partículas.
“As estrelas novas são mais do que apenas fogos de artifício na nossa galáxia, são laboratórios de física extrema”, disse a co-autora Professora Laura Chomick, especialista em explosões estelares da Universidade Estadual de Michigan. “Ao observar como e quando o material é ejetado, podemos finalmente ligar os pontos entre as reações nucleares na superfície da estrela, a geometria do material ejetado e a radiação de alta energia que detectamos do espaço.”
No geral, estes resultados desafiam a visão de longa data de que as explosões de novas são eventos de pulso único. Em vez disso, as observações apontam para múltiplas formas de desenvolvimento das novas, incluindo vários fluxos e libertações retardadas da camada exterior da estrela, remodelando a compreensão dos cientistas sobre estes eventos explosivos.
“Este é apenas o começo”, disse Eddie. “Com mais observações como esta, podemos finalmente começar a responder a grandes questões sobre como as estrelas vivem, morrem e afetam o seu ambiente. As estrelas Nova já foram vistas como simples explosões, mas acontece que são mais ricas e fascinantes do que pensávamos.”
Imagens destas duas novas foram recolhidas através do CHARA Array Open Access Program, que é financiado pela National Science Foundation sob os números de concessão AST-2034336 e AST-2407956. A Faculdade de Artes e Ciências da Georgia State University, o Gabinete do Reitor e o Gabinete do Vice-Chanceler para Pesquisa e Desenvolvimento Econômico também fornecem apoio institucional para o conjunto CHARA.
