Observações rápidas realizadas pelo Very Large Telescope do Observatório Europeu do Sul (VLT do ESO) capturaram uma estrela em explosão no momento em que a explosão atingiu a sua superfície. Este momento revela o formato da fase inicial da explosão, que é tão breve que desaparece de vista em um dia. Os cientistas há muito esperam observar este momento inicial porque poderia ajudar a responder a questões-chave sobre como as estrelas massivas terminam as suas vidas como supernovas.
SN 2024ggi foi descoberto pela primeira vez na noite de 10 de abril de 2024, horário local. Naquela época, Yi Yang, principal autor do estudo e professor assistente da Universidade Tsinghua, em Pequim, China, acabara de chegar a São Francisco após um longo vôo. Percebendo a urgência do assunto, ele agiu rapidamente. Doze horas depois, apresentou um pedido de observação ao Observatório Europeu do Sul, que rapidamente aprovou o pedido. No dia 11 de abril, apenas 26 horas após a descoberta, o VLT no Chile começou a observar o evento.
Uma rara explosão ocorreu nas proximidades
Esta supernova está localizada na galáxia NGC 3621, a cerca de 22 milhões de anos-luz de distância, na direção da constelação de Hidra. Esta distância é suficientemente próxima para que os astrónomos possam estudar a explosão em detalhe. A equipa internacional utilizou o VLT e instrumentos especializados para captar o comportamento inicial da explosão. “As primeiras observações do VLT captam a fase em que a matéria é acelerada através da superfície da estrela por uma explosão perto do seu centro. Ao longo de algumas horas, a geometria da estrela e a sua explosão podem e são observadas simultaneamente,” disse Dietrich Baade, astrónomo do ESO na Alemanha e co-autor do estudo, que foi publicado a 12 de Novembro na revista Science. progresso científico.
“A geometria das explosões de supernovas fornece informações fundamentais sobre a evolução estelar e os processos físicos que levam a estes fogos de artifício cósmicos”, explica Yang. Os cientistas ainda estão estudando as etapas exatas que desencadeiam a explosão de uma estrela massiva, definida como aquela com mais de oito vezes a massa do Sol. SN 2024ggi começou como uma supergigante vermelha com uma massa 12 a 15 vezes maior que a do Sol e um raio 500 vezes maior que o do Sol. Isto faz dele um exemplo clássico de uma estrela massiva que se aproxima do fim da sua vida.
O que acontece quando uma estrela massiva fica sem combustível
Ao longo da vida de uma estrela, ela mantém uma forma esférica estável porque a gravidade puxa para dentro e a pressão da fusão nuclear empurra para fora. Quando uma estrela fica sem combustível, esse equilíbrio entra em colapso. O núcleo cede e as camadas circundantes caem para dentro e depois ricocheteiam no centro denso. Este rebote cria uma onda de choque que se propaga para fora, eventualmente destruindo a estrela.
Assim que a onda de choque atinge a superfície, liberta tanta energia que a supernova se torna visível. Durante o breve período antes da explosão interagir com o material circundante, os astrónomos podem estudar a forma inicial da explosão.
Revelando geometrias ocultas usando espectropolarização
Para capturar esta estrutura inicial, os astrônomos usaram uma técnica chamada espectropolarimetria. “Os métodos espectropolarimétricos fornecem informações sobre a geometria da explosão que outros tipos de observações não podem fornecer porque a escala angular é muito pequena”, disse Lifan Wang, coautor e professor da Texas A&M University, nos Estados Unidos, que iniciou a sua carreira como estudante no European Southern Observatory. Embora a estrela em explosão apareça como um ponto de luz, a polarização dessa luz contém sinais subtis sobre a forma da explosão, que a equipa descodificou com sucesso.(1)
O instrumento FORS2 do VLT, a única instalação no Hemisfério Sul capaz de fazer tais medições, mostrou que o material da primeira explosão assemelhava-se à forma de uma azeitona. À medida que a explosão se expande e encontra o material que rodeia a estrela, a forma torna-se mais plana, embora o eixo de simetria permaneça consistente. “Estas descobertas sugerem um mecanismo físico comum que impulsiona as explosões de muitas estrelas massivas, que exibe uma simetria axial clara e opera em grandes escalas”, observou Yang.
Avançando a ciência das supernovas através da colaboração global
Estas observações permitem aos cientistas eliminar alguns modelos existentes e refinar outros, melhorando a nossa compreensão da morte estelar massiva. “Esta descoberta não só remodela a nossa compreensão das explosões estelares, mas também mostra o que pode ser alcançado quando a ciência transcende fronteiras”, disse o co-autor Ferdinando Patat, astrónomo do Observatório Europeu do Sul. “Este é um lembrete poderoso de que a curiosidade, a colaboração e a ação rápida podem desbloquear insights profundos sobre a física que molda o nosso universo.”
notas
- Partículas de luz (fótons) possuem uma propriedade chamada polarização. Numa esfera (o formato da maioria das estrelas), as polarizações dos fótons individuais se anulam, de modo que a polarização líquida do objeto é zero. Quando os astrônomos medem a polarização líquida diferente de zero, eles podem usar essa medição para inferir a forma do objeto (estrela ou supernova) que emite a luz observada.
A pesquisa foi publicada em um artigo progresso científico.
A equipe é composta por Y. Yang (Departamento de Física e Astronomia, Universidade de Tsinghua, China), X. Wen (Universidade Normal de Pequim (Universidade Normal de Pequim) e Escola de Física e Astronomia, Universidade de Tsinghua, China), L. Wang (Departamento de Física e Astronomia e Instituto George P. e Cynthia Woods Mitchell de Física e Física Fundamental, Texas A&M University, EUA) Astronomia, Texas A&M University (IFPA Texas A&M University, EUA), D. Baade (Organização Europeia de Astronomia para o Hemisfério Sul (ESO), Alemanha), JC Wheeler (Universidade do Texas em Austin, EUA), AV Filippenko (Departamento de Astronomia, Universidade da Califórnia, Berkeley (UC Berkeley), EUA, e Instituto Hagler de Estudos Avançados, Texas A&M University, EUA), A. Gal-Yam (Departamento de Física e Astrofísica de Partículas, Instituto Weizmann de Ciência, Israel), J. Maund (Departamento de Física, Royal Holloway, Universidade de Londres, Reino Unido), S. Schulze (Centro Interdisciplinar de Exploração e Pesquisa em Astrofísica, Northwestern University, EUA), X. Wang (Universidade de Tsinghua), C. Ashall (Departamento de Física, Virginia Tech, EUA e Instituto de Astronomia, Universidade do Reino Unido, Manoa, Havaí, EUA), M. Bulla (Departamento de Física e Ciências da Terra, Universidade de Ferrara, Itália, INFN da Região de Ferrara, Itália, e INAF do Observatório de Abruzzo, Itália), A. Cikota (Observatório Gemini do Chile/NSF NOIRLab), H. Gao (Beijing Normal University, Beijing Normal University Frontier Institute of Astronomy and Astrophysics, China University), P. Hoeflich (Departamento de Física, Florida State University, EUA), G. Li (Tsinghua University), D. Mishra (Texas A&M University e IFPA Texas A&M University), Ferdinando Patat (ESO), KC Patra (Departamento de Astronomia e Astrofísica, Universidade da Califórnia, Santa Cruz, EUA), SS Vasylyev (Universidade da Califórnia, Berkeley), Yan S. (Universidade de Tsinghua).
