Hubble fotografa estrela companheira sobrevivente de supernova

E parece que foi ela quem causou a explosão.

03 de maio de 2018

A primeira imagem de uma companheira sobrevivente de uma supernova. Graças à alta resolução e à excelente sensibilidade ultravioleta do Hubble, os astrônomos agora sabem que algumas supernovas provavelmente têm raízes em sistemas duplos.

O Telescópio Espacial Hubble apesar de ser um veterano, com 28 anos de muito trabalho, ainda está longe ser aposentado. De acordo com um novo estudo publicado em 28 de março no Astrophysical Journal, astrônomos usando o HST (sigla em inglês do Hubble) tiraram a primeira fotografia de uma estrela companheira que sobreviveu a uma supernova.

A imagem da companheira, que foi vista no brilho remanescente da supernova que explodiu cerca de 40 milhões de anos-luz de distância na galáxia NGC 7424, fornece a evidência mais convincente de que algumas supernovas se originam em sistemas estelares duplos. E mais, o estudo sugere que a estrela companheira da supernova não era apenas uma espectadora da explosão, mas foi provavelmente a culpada.

A supernova em questão, SN 2001ig, é considerada uma supernova de envelope perdido Tipo IIb. Esse tipo incomum de supernova ocorre quando a maioria do hidrogênio de uma estrela massiva é retirada antes de explodir. Em 1987, o astrônomo Alex Filippenko, da Universidade da Califórnia, em Berkeley, tornou-se a primeira pessoa a identificar essa raça rara de supernovas. E desde então, os astrônomos têm se esforçado para explicar exatamente como as supernovas dos envelopes perdidos realmente perdem seus envelopes externos.

Antes, os astrônomos acreditavam que as estrelas progenitoras dessas supernovas perdiam suas camadas externas devido a ventos estelares fortes e rápidos. Porém, esta teoria parece estar incompleta, pois não eram encontradas estrelas progenitoras suficientes para fazer dela o único cenário possível. “Isso foi especialmente bizarro, porque os astrônomos esperavam que elas seriam as estrelas progenitoras mais massivas e brilhantes”, disse o coautor Ori Fox, um astrônomo do Space Telescope Science Institute, em um comunicado à imprensa. “Além disso, o grande número de supernovas de envelope perdidos é maior do que o previsto”.

Essa discrepância entre previsão e observação levou os astrônomos a afirmar que as supernovas do tipo IIb podem ser, em vez disso, um resultado de estrelas binárias. "Sabemos que a maioria das estrelas massivas está em pares binários”, disse o principal autor do estudo, Stuart Ryder, astrônomo do Australian Astronomical Observatory (AAO). “Muitos desses pares binários irão interagir e transferir gás de uma estrela para outra quando se aproximam em suas órbitas.”

No caso do SN 2001ig, acredita-se que a estrela companheira tenha roubado quase todo o hidrogênio da camada externa da progenitora da supernova. Como a região externa de uma estrela é extremamente eficiente na transferência de energia do núcleo para fora, a ausência de um envelope pode ter implicações dramáticas. Especificamente, ao longo de milhões de anos, a ausência do material do envelope da estrela primária levou a sua instabilidade. Isso fez com que a estrela progenitora periodicamente expulsasse enormes camadas de gás hidrogênio, levando-a a explosão.

Este gráfico mostra como forma de supernova tipo envelope perdido do tipo IIb. Da esquerda para a direita: (1) Duas estrelas em órbita se aproximam. (2) A estrela mais massiva (progenitora de supernova) evolui para uma gigante vermelha, despejando a maior parte de seu envelope de hidrogênio em sua companheira. (3) A estrela progenitora explode como uma supernova. (4) O companheiro sobrevivente se torna visível quando o brilho da supernova desaparece.

Os astrônomos observaram essa explosão a 17 anos atrás. Pouco tempo depois, os pesquisadores usaram o Very Large Telescope (VLT) do ESO (European Southern Observatory) para rastrear a localização precisa da supernova. Em 2004, observações de acompanhamento realizadas com o Gemini South Observatory sugeriram a presença de uma companheira sobrevivente.

Com a localização da estrela concluída, a equipe esperou por cerca de uma década enquanto o brilho da supernova diminuía. A equipe então observou-a com o Hubble, que finalmente capturou a imagem inovadora abaixo. “Finalmente conseguimos pegar o ladrão estelar, confirmando nossas suspeitas de que era preciso estar lá”, disse Filippenko.

Graças à sua incrível resolução, o Hubble conseguiu capturar essa imagem (direita) do único companheiro sobrevivente conhecido para uma supernova.

Embora possa parecer surpreendente que uma estrela tão próxima de uma enorme explosão estelar possa sobreviver, quando se leva em conta a estrutura das estrelas, faz sentido. Uma estrela é feita de um núcleo denso cercado por camadas de plasma e gás quente relativamente frouxas. Quando a onda de choque do SN 2001ig atingiu sua vizinha, o envelope gasoso dela ficou temporariamente deformado, mas seu núcleo permaneceu forte. A companheira, que supostamente tem cerca de 10 massas solares, provavelmente perdeu uma boa quantidade de gás de seu envelope externo, mas passou pela explosão razoavelmente ileso.

Com esta nova imagem, os astrônomos finalmente provaram que pelo menos algumas supernovas com envelope perdido têm companheiras, mas agora seu objetivo muda para determinar exatamente quantas. Para ajudar a responder a essa pergunta, a equipe planeja concentrar sua pesquisa em supernovas que perderam seus envelopes inteiros muito antes de explodirem. Sem qualquer gás circundante para a onda de choque da supernova se colidir, a equipe terá que esperar apenas alguns anos para que os detritos desapareçam, permitindo que procurem rapidamente por estrelas sobreviventes.

TRADUZIDO DE ADAPTADO DE:

http://www.astronomy.com/news/2018/04/first-image-of-a-surviving-supernova-companion

ARTIGO ORIGINAL:
http://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-4357/aaaf1e