Descoberto novo tipo de supernova previsto há 40 anos, mas nunca antes observado

Descoberto novo tipo de supernova previsto há 40 anos, mas nunca antes observado

Por Daniele Cavalcante | Editado por Patrícia Gnipper | 28 de Junho de 2021 às 19h30
Joseph Depasquale/STScI

Em 1980, um tipo de supernova até então desconhecido foi previsto pelo astrofísico japonês Ken'ichi Nomoto. Ela ficou conhecida como supernova de captura de elétrons e, agora, 40 anos depois, ela foi confirmada pela primeira vez através de um novo artigo publicado na revista Nature Astronomy.

Uma supernova geralmente ocorre a partir do colapso do núcleo de uma estrela com 10 vezes a massa do Sol. Nesses casos, o resultado final é um buraco negro ou uma estrelas de nêutrons. Outro processo conhecido é quando uma anã branca com até oito vezes a massa do Sol explode, o que pode acontecer através de acréscimo de matéria, por exemplo.

Mas as supernovas de captura de elétrons ocorre de maneira diferente. À medida que o núcleo fica sem combustível, a gravidade força os elétrons em direção a seus núcleos atômicos, fazendo com que a estrela entre em colapso sobre si mesma. As evidências para esse tipo raro foram encontradas em uma supernova detectada em 2018, cerca de três horas após a explosão. O objeto foi batizado de 2018zd.

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(Imagem: Hubble Space Telescope/STScI/Daniele Cavalcante)

Com imagens do telescópio espacial Hubble e do telescópio espacial Spitzer, a equipe de cientistas liderada por Daichi Hiramatsu encontrou um objeto tênue que provavelmente era a estrela antes da explosão, bem na periferia da galáxia NGC2146, a cerca de 31 milhões de anos-luz de distância a Terra. Durante os dois anos seguintes, os dados do objeto foram coletados e a análise espectral levou à conclusão dos processos que resultaram na explosão. Também foram usados dados do observatório WM Keck no Havaí.

Quem primeiro detectou o objeto foi o astrônomo amador Koichi Itagaki, no Japão, cerca de três horas após a explosão. Então, o co-autor do novo estudo Schuyler Van Dyk, do Instituto de Tecnologia da Califórnia em Pasadena, obteve uma imagem da supernova com o Hubble e a comparou com imagens de arquivo do mesmo instrumento, tiradas antes, naquela mesma área do espaço.

De acordo com os espectros do Keck, a 2018zd é a melhor candidata a uma supernova de captura de elétrons, segundo os pesquisadores. Isso significa que há outros candidatos interessantes, mas nenhum deles, exceto o SN2018zd, atende todos os seis indícios: uma estrela progenitora do tipo Super-Asymptotic Giant Branch (SAGB); forte perda de massa pré-supernova; espectro químico estelar incomum; explosão fraca; pouca radioatividade; e um núcleo rico em nêutrons.

Ironicamente, para detectar esse tipo de supernova até então apenas hipotético, os astrônomos precisam estar muito atentos, pois elas têm pouca precipitação radioativa em comparação com outras supernovas. Nas supernovas conhecidas, por exemplo, o níquel radioativo é o principal elemento encontrado, mas as supernovas de captura de elétrons produzem apenas cerca de um décimo desse material quando explode através de colapso do núcleo, e cerca de um centésimo em caso de explosão termonuclear.

(Imagem: Reprodução/Joseph Depasquale/STScI/Daniele Cavalcante)

Por outro lado, essa supernova peculiar possui boa quantidade de elementos ricos em nêutrons nos seus núcleos. "Esse foi um dos principais componentes que nunca foram encontrados em outras supernovas candidatas ao tipo captura de elétrons — elas nunca tiveram uma estrela progenitora viável identificada", disse o coautor Alex Filippenko em um comunicado.

Essas descobertas podem ajudar a resolver um dos eventos astronômicos do passado, mais precisamente a supernova observada em 1054, ocorrida na Via Láctea. De acordo com os registros chineses, a supernova tão clara que podia ser vista durante o dia por 23 dias e à noite por quase dois anos. O resultado foi a Nebulosa do Caranguejo, que, até então, era considerada a melhor remanescente de candidata a uma supernova de captura de elétrons. Com a nova descoberta, os cientistas poderão comparar com os dados da SN2018zd para, quem sabe, finalmente desvendar o mistério.

Por fim, as descobertas ajudarão bastante nos modelos teóricos de supernovas desse novo tipo. Até então, os modelos ainda não são capazes de esclarecer como essas explosões acontecem, porque faltavam dados observacionais.

Fonte: Space.com, EurekAlert

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