quinta-feira, 23 de agosto de 2012

Estudo descobre uma das origens das explosões estelares


Um estudo envolvendo pesquisadores de países como Estados Unidos, Chile, Reino Unido, Israel, Alemanha e Japão observou pela primeira vez a explosão de uma supernova do tipo Ia e descobriu uma causa para esse tipo de evento - e também que ele pode ter várias causas. A pesquisa foi divulgada nesta quinta-feira na revista Science, da Associação Americana para o Avanço da Ciência (AAAS, na sigla em inglês).

As supernovas Ia são ótimas para se medir distâncias cósmicas porque são brilhantes o suficiente para serem registradas através do universo e têm relativamente a mesma luminosidade em qualquer lugar - ou seja, quanto mais brilhante, mais próxima ela está. Foi com elas, por exemplo, que cientistas descobriram que a expansão do universo está acelerando (e ganharam o Nobel por isso). Os astrônomos criaram diversas teorias para como elas se formam, mas nunca observaram como uma dessas explosões começa.
Agora, o time internacional conseguiu essa observação e coletou evidências de que essas supernovas são formadas por um sistema que contêm uma estrela gigante vermelha e uma anã branca. Além disso, eles afirmam que o sistema começa como uma nova antes de terminar sua vida como uma destrutiva supernova.

Eles registraram a supernova que chamaram de PTF 11kx, que explodiu a 600 milhões de anos-luz da Terra na constelação do Lince. Apesar dessas evidências, outras observações (indiretas) não indicam a presença de uma gigante vermelha nas origens de explosões Ia, o que indica que essas supernovas têm diversas formas de serem geradas.

"Nós sabemos que as supernovas do tipo Ia variam muito pouco de galáxia para galáxia (...) mas esta observação da PTF 11kx provê a primeira explicação de como isso ocorre", diz Peter Nugent, do Laboratório Nacional Lawrence Berkeley, na Universidade de Berkeley (Califórnia), coautor do estudo. "Esta descoberta nos dá a oportunidade de refinar e aprimorar a exatidão de nossas medições cósmicas."

"É uma surpresa total descobrir que supernovas termonucleares, as quais parecem tão similares, vem de diferentes tipos de estrelas", diz Andy Howell, do observaótio Las Cumbres, também na Califórnia. A teoria mais aceita até agora era de que esse tipo de evento originava de um sistema com duas anãs brancas. "Como esses eventos podem parecer tão iguais se eles têm origens diferentes?"


A explosão

Nugent destaca que observar a origem de uma supernova Ia é algo muito raro, já que esse tipo de explosão, por si só, já é considerado raro - em uma galáxia, costuma ocorrer apenas uma ou duas vezes a cada século. Para isso, os cientistas usaram um telescópio robótico montado no Observatório Palomar, no sul da Califórnia. Quando ele faz um registro, a informação percorre uma rápida rede de fibra ótica com mais de 600 km até o laboratório de Berkeley. Lá, supercomputadores analisam os números e identificam eventos importantes para os pesquisadores.

Em 16 de janeiro de 2011, o laboratório recebeu um aviso. O pesquisador Jeffrey Silverman fez observações do evento e achou fortes sinais de cálcio no gás e poeira que o cercavam, o que é extremamente incomum. Os dados eram tão estranhos que Nugent e os colegas Alex Filippenko e Joshua Bloom fizeram um pedido e conseguiram interromper outras observações no telescópio Keck, no Havaí, para ver a supernova.

Os registros no observatório havaiano indicavam nuvens de gás e poeira que eram lentas demais para serem de uma supernova - mas muito rápidas para serem ventos estelares. Eles suspeitaram que essas nuvens eram os restos de erupções de uma anã branca que de tempos em tempos explodia como uma nova e teria tido sua última erupção décadas atrás.

Os cientistas então criaram a hipótese de que essa anã branca estaria recebendo material de uma gigante vermelha próxima e teria chegado a um ponto crítico, no qual explodiu - se destruindo - como uma supernova. Se a hipótese estivesse correta, a onda de explosão acertaria em algum momento o material emitido pelas erupções de nova. Foi exatamente o que eles observaram.

Nos dias seguintes, o sinal de cálcio caiu até desaparecer completamente. Contudo, 58 dias após a explosão, a quantidade de cálcio no sistema teve um aumento súbito, o que indicava que o material da supernova finalmente colidiu com o da nova.

"Esta foi o mais excitante estudo de uma supernova que eu já participei. Por meses, quase toda nova observação mostrava algo que eu nunca tinha visto, diz Ben Dilday, da Universidade da Califórnia em Santa Bárbara, líder do estudo.

Dilday destaca que um sistema parecido é bem conhecido dos astrônomos e está próximo de nós. Chamado de RS Ophiuchi, ele fica a "apenas" 5 mil anos-luz (na nossa própria galáxia). Isso permite que os astrônomos identifiquem que ele também é formado por uma anã-branca que orbita uma gigante vermelha. De tempos em tempos (cerca de 20 em 20 anos), a primeira estrela explode como uma nova enquanto recebe material (vento estelar) da segunda.

Contudo, em muitas novas (como em RS Ophiuchi), a anã-branca perde mais massa ao explodir do que ganha de sua companheira, por isso, a maioria dessas sistemas não deve acabar em uma explosão maior. "Como olhamos para milhares de sistemas e o PTF 11kx é o único que encontramos (que se transformou em uma supernova), nós pensamos que é provavelmente um fenômeno raro. Contudo, esses sistemas podem ser mais comuns, e a natureza está apenas escondendo suas assinaturas de nós", diz Silverman.

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