Uma equipe de astrônomos liderada pela Northwestern University capturou a imagem mais nítida e detalhada de uma estrela moribunda antes de explodir violentamente.
A organização internacional usou o Telescópio Espacial James Webb (JWST) da NASA para identificar a fonte da supernova, conhecida como seu progenitor, pela primeira vez na luz infravermelha média. Combinados com observações de arquivo do Telescópio Espacial Hubble, os dados mostram que a explosão teve origem numa estrela supergigante vermelha massiva envolta numa inesperada camada de poeira.
A descoberta pode finalmente explicar porque é que os astrónomos raramente vêem explosões de supergigantes vermelhas, embora os modelos prevejam que devem ser responsáveis pela maioria das supernovas com colapso do núcleo. Novas descobertas sugerem que estas estrelas massivas realmente explodem, mas são frequentemente obscurecidas por espessas nuvens de poeira. Graças à poderosa visão infravermelha do JWST, os cientistas podem agora ver através da poeira que obscurece, preenchendo uma lacuna de longa data entre a teoria e a observação.
O estudo foi publicado em 8 de outubro Comunicações do Jornal Astrofísicorepresenta a primeira detecção confirmada de uma estrela progenitora de supernova pelo JWST.
“Durante décadas, temos tentado identificar as circunstâncias exatas sob as quais as supergigantes vermelhas explodem”, disse Charlie Kilpatrick, da Northwestern University, que liderou o estudo. “Só agora, com o JWST, estamos finalmente obtendo dados de alta qualidade e observações infravermelhas que nos permitem dizer exatamente que tipo de supergigante vermelha em explosão é e seus arredores. Estávamos esperando que isso acontecesse – que uma supernova explodisse em uma galáxia que o JWST já observou. Combinamos o Hubble e o JWST. O conjunto de dados fornece a primeira descrição completa das características da estrela.”
Kilpatrick é professor assistente de pesquisa no Centro de Exploração Interdisciplinar e Pesquisa em Astrofísica da Northwestern University e especialista nos ciclos de vida de estrelas massivas. Seu co-autor Aswin Suresh, estudante de pós-graduação em física e astronomia no Weinberg College of Arts and Sciences da Northwestern, desempenhou um papel fundamental na análise.
As células progenitoras mais vermelhas e empoeiradas já observadas
A equipe detectou pela primeira vez esta supernova, chamada SN2025pht, em 29 de junho de 2025, usando o All-Sky Supernova Automatic Survey. A luz do evento veio da galáxia espiral próxima NGC 1637, a cerca de 40 milhões de anos-luz da Terra.
Ao comparar imagens do Hubble e do JWST tiradas antes e depois da explosão da NGC 1637, Kilpatrick, Suresh e seus colaboradores determinaram a localização da estrela progenitora. Destaca-se imediatamente, tanto vermelho brilhante quanto brilhante. Embora a estrela emita cerca de 100.000 vezes mais luz que o Sol, grande parte da sua luz é obscurecida pela poeira circundante. Esta camada de poeira é tão densa que a estrela parece 100 vezes mais fraca na luz visível do que seria de outra forma. À medida que a poeira bloqueia comprimentos de onda mais curtos e azuis, a aparência da estrela muda drasticamente para vermelho.
“Esta é a supergigante vermelha mais vermelha e empoeirada que já vimos e explodiu como uma supernova”, disse Suresh.
As supergigantes vermelhas são estrelas massivas nos estágios finais de suas vidas e estão entre as maiores estrelas do universo. Quando os seus núcleos entram em colapso, explodem em supernovas do Tipo II, deixando para trás estrelas de neutrões ou buracos negros. A supergigante vermelha mais comum é Betelgeuse, uma estrela vermelha brilhante localizada no ombro da constelação de Órion.
“SN2025pht é surpreendente porque parece muito mais vermelha do que quase qualquer outra supergigante vermelha que já vimos explodir como uma supernova”, acrescentou Kilpatrick. “Isto diz-nos que as explosões anteriores foram provavelmente muito mais brilhantes do que pensávamos porque não temos a mesma qualidade de dados infravermelhos que o JWST pode fornecer agora.”
Pistas escondidas na poeira
As grandes quantidades de poeira podem ajudar a explicar por que os astrónomos têm lutado para encontrar os ancestrais das supergigantes vermelhas. A maioria das estrelas massivas que explodem como supernovas são os objetos mais brilhantes e brilhantes do céu. Portanto, em teoria, eles deveriam ser fáceis de detectar antes de explodir. Mas esse não é o caso.
Os astrónomos acreditam que as estrelas envelhecidas mais massivas podem também ser as mais poeirentas. Essas espessas camadas de poeira podem diminuir a luz da estrela a ponto de torná-la completamente indetectável. As novas observações do JWST apoiam esta hipótese.
“Sempre fui a favor desta explicação, mas nem eu esperava ver um exemplo tão extremo como o SN2025pht”, disse Kilpatrick. “Isto poderia explicar porque é que estas supergigantes mais massivas estão desaparecidas porque tendem a ser mais poeirentas.”
Além da presença da poeira em si, a composição da poeira também surpreende. Embora as supergigantes vermelhas tendam a produzir poeira de silicato rica em oxigênio, a poeira desta estrela parece ser rica em carbono. Isto sugere que a poderosa convecção nos anos finais da estrela pode ter retirado carbono do seu interior, enriquecendo a sua superfície e alterando o tipo de poeira que produz.
“Os comprimentos de onda infravermelhos que observamos sobrepõem-se a importantes assinaturas de poeira de silicato que são características de alguns espectros de supergigantes vermelhas”, disse Kilpatrick. “Isto diz-nos que o vento é muito rico em carbono e pobre em oxigénio, o que também é algo surpreendente para uma supergigante vermelha desta massa.”
Uma nova era de explosões estelares
O novo estudo marca a primeira vez que os astrônomos usaram o JWST para identificar diretamente uma estrela progenitora de supernova, abrindo a porta para mais descobertas. Ao capturar luz no espectro do infravermelho próximo e médio, o JWST pode revelar estrelas ocultas e fornecer informações que faltam sobre a vida e a morte das estrelas mais massivas.
A equipa está agora à procura de supergigantes vermelhas semelhantes que possam explodir como supernovas no futuro. Observações do próximo Telescópio Espacial Nancy Grace Rome da NASA podem ajudar nesta pesquisa. Roman terá a resolução, a sensibilidade e a cobertura do comprimento de onda infravermelho para observar estas estrelas e potencialmente testemunhar mudanças à medida que expelem grandes quantidades de poeira perto do fim das suas vidas.
“Com o lançamento do JWST e o próximo lançamento em Roma, este é um momento emocionante para estudar estrelas massivas e progenitores de supernovas”, disse Kilpatrick. “A qualidade dos dados e das novas descobertas que obteremos excederá tudo o que foi observado nos últimos 30 anos.”
O estudo, “Tipo II SN 2025pht em NGC 1637: Uma supergigante vermelha com poeira circunstelar rica em carbono como o primeiro progenitor de supernova detectado pelo JWST”, foi apoiado pela National Science Foundation (prêmio número AST-2432037).
