Supernova de captura de eltrons observada pela primeira vez

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Redação do Site Inovação Tecnológica – 29/06/2021

Tipos de supernovas

Uma equipe internacional de astrnomos observou o primeiro exemplar de um novo tipo de supernova, a exploso final que marca a morte de uma estrela.

A descoberta, confirmando uma previso terica feita h quatro dcadas, pode levar a novos insights sobre a vida e a morte das estrelas.

Historicamente, as supernovas se dividem em dois tipos principais: exploso por colapso termonuclear e exploso por colapso do ncleo de ferro.

Uma supernova termonuclear a exploso de uma estrela an branca aps ganhar matria em um sistema estelar binrio. Essas ans brancas so os ncleos densos que restam depois que uma estrela de massa relativamente baixa – cerca de 8 vezes a massa do Sol – atinge o fim de sua vida.

Uma supernova com colapso do ncleo de ferro ocorre quando uma estrela massiva – uma com mais de 10 vezes a massa do Sol – fica sem combustvel nuclear e seu ncleo de ferro colapsa, criando um buraco negro ou uma estrela de nutrons.

Supernova de captura de eltrons

Em 1980, Kenichi Nomoto, da Universidade de Tquio, previu um terceiro tipo, chamado supernova de captura de eltrons. Essas estrelas no conseguiriam mais manter a fuso nuclear quando seus ncleos so feitos de oxignio, nenio e magnsio – elas no seriam massivas o suficiente para criar ferro.

A gravidade est sempre tentando esmagar uma estrela, mas o que impede a maioria delas de entrar em colapso justamente a fuso nuclear contnua ou, em ncleos onde a fuso parou, o fato de a gravidade no ser suficiente para compactar ainda mais os tomos.

Em uma supernova de captura de eltrons, alguns dos eltrons no ncleo estelar de oxignio-nenio-magnsio so esmagados em seus ncleos atmicos em um processo chamado “captura de eltrons”. Essa remoo de eltrons faz com que o ncleo da estrela se curve sob seu prprio peso e entre em colapso, criando ento a supernova de captura de eltrons.

A teoria de Nomoto dava dicas importantes sobre o que procurar: Por exemplo, a estrela que d origem supernova de captura de eltrons deve ter um brilho fraco, ter pouco decaimento radioativo e ter elementos ricos em nutrons no ncleo. uma composio qumica bastante incomum e, por decorrncia, a estrela deve gerar um espectro de emisso tambm bastante raro.

E este espectro que os astrnomos vm procurando desde ento.

Impresses artsticas de uma estrela superassinttica e seu ncleo composto de oxignio, nenio e magnsio. Este o estado final de estrelas com cerca de 8 a 10 massas solares. Quando o ncleo se torna denso o suficiente, o nenio e o magnsio comeam a consumir eltrons, reduzindo a presso do ncleo e fazendo-o colapsar, gerando a exploso final da estrela.
[Imagem: S. Wilkinson/Las Cumbres Observatory]

Confirmao

A supernova 2018zd foi detectada em maro de 2018, cerca de trs horas aps a exploso. Imagens de arquivo dos telescpios espaciais Hubble e Spitzer mostraram que l havia um objeto tnue, que provavelmente era a estrela original antes da exploso.

Por sorte, a supernova est relativamente perto da Terra, a uma distncia de cerca de 31 milhes de anos-luz, na galxia NGC2146. Usando dezenas de telescpios, os astrnomos ento coletaram informaes sobre a supernova durante dois anos, com os dados mostrando que a SN 2018zd tinha muitas caractersticas incomuns, algumas das quais vistas pela primeira vez.

“Os espectros do Keck [telescpio instalado no Monte Mauna Kea, no Hava] que observamos confirmam claramente que a SN 2018zd nosso melhor candidato a ser uma supernova de captura de eltrons,” destacou Stefano Valenti, da Universidade da Califrnia em Davis.

Este o estado atual da Nebulosa do Caranguejo, uma exploso que iluminou os cus durante dias na Idade Mdia.
[Imagem: NASA-ESA-NRAO/AUI/NSF-G. Dubner]

Mistrio da supernova medieval

Esta descoberta tambm ilumina um dos mistrios mais famosos da astronomia, uma supernova que brilhou aqui mesmo na Via Lctea, no ano de 1054.

De acordo com registros chineses e japoneses, a “estrela” era to brilhante que pode ser vista durante o dia por 23 dias e noite por quase dois anos.

O remanescente resultante, a Nebulosa do Caranguejo, tem sido estudada detalhadamente, j tendo sido apontada anteriormente como a melhor candidata para uma supernova de captura de eltrons. Mas seu status permanecia incerto em parte porque a exploso aconteceu h quase mil anos.

O novo resultado aumenta a confiana de que a histrica SN 1054 tenha sido mesmo uma supernova de captura de eltrons.

Os dados tambm explicam por que essa supernova medieval era to brilhante em comparao com o que previsto pelos modelos: Sua luminosidade foi provavelmente ampliada pelo material ejetado da supernova colidindo com o material lanado pela estrela progenitora, como foi se viu agora acontecer na SN 2018zd.

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